[发明专利]聚氨酯钛酸钡复合阻燃吸波材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种聚氨酯钛酸钡复合阻燃吸波材料及其制备方法。

背景技术

吸波材料，是指能够将投射到它表面的电磁波大部分吸收并转化成其他形式的能量而几乎无反射的材料。随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场，飞机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院，移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。另外电磁辐射通过热效应、非热效应、累积效应对人体造成直接和间接的伤害。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料，已成为材料科学的一大课题。

聚氨酯泡沫具有多孔、相对密度小，而且耐温、耐老化、抗有机溶剂侵蚀，容易成型加工等特点，在吸波材料中应用广泛。目前主要通过将吸波剂加入到硬质聚氨酯泡沫体系，再注入到模具中反应发泡，或者将软质聚氨酯泡沫切割成预定形状，浸渍吸波剂溶液来制备聚氨酯泡沫复合吸波材料，这些材料具有制作工艺复杂、功能单一、吸波助剂易于脱落、易燃等缺陷。

中国专利CN200910029840.X“发泡型高回弹聚氨酯吸波材料及其制备方法”公开了一种使用吸收助剂、阻燃剂等原料制备的聚氨酯吸波材料。但该材料具有尺寸大、制作工艺复杂等缺陷。如何提高吸波性能的同时提高阻燃性能、制作工艺简单、降低污染是吸波材料发展的关键问题。

发明内容

有鉴于此，本发明确有必要提供一种聚氨酯钛酸钡复合阻燃吸波材料及其制备方法，以解决上述问题。

本发明提供一种聚氨酯钛酸钡复合阻燃吸波材料，其由以下质量份的组分经聚合反应得到：聚醚多元醇100份，甲苯二异氰酸酯20～70份，纳米碳溶胶0.01～0.5份，去离子水10～20份，甲基磷酸二甲酯5～30份，氧化石墨烯2～8份，钛酸钡10～25份，纳米氧化锌1～3份，纳米氧化钨1～3份，硼酸锌1～10份，辛酸亚锡0.02～0.4份，三乙烯二胺0.03～0.6份，有机硅表面活性剂0.2～3份，碳酸氢钠1～10份。

其中，所述聚醚多元醇羟值为30～60mgKOH/g。所述甲苯二异氰酸酯的异氰酸酯的指数为0.60～1.15。

基于上述，所述聚氨酯钛酸钡复合阻燃吸波材料由以下质量份的组分经聚合反应得到：聚醚多元醇100份，甲苯二异氰酸酯40～50份，纳米碳溶胶0.1～0.3份，去离子水13～17份，甲基磷酸二甲酯12～23份，氧化石墨烯4～6份，钛酸钡15～20份，纳米氧化锌1.5～2.5份，纳米氧化钨1.5～2.5份，硼酸锌5～6份，辛酸亚锡0.08～0.3份，三乙烯二胺0.12～0.45份，有机硅表面活性剂1～2份，碳酸氢钠5～7份。

本发明还提供一种上述聚氨酯钛酸钡复合阻燃吸波材料的制备方法，其包括以下步骤：

原料混合：将聚醚多元醇、甲基磷酸二甲酯、纳米碳溶胶、钛酸钡、硼酸锌、辛酸亚锡、三乙烯二胺、去离子水，有机硅表面活性剂在室温下搅拌均匀，然后经超声分散处理得到初次混合物；

反应发泡：向所述初次混合物中加入甲苯二异氰酸酯、纳米氧化锌和纳米氧化钨并超声搅拌15～30分钟，再加入氧化石墨烯和碳酸氢钠，然后迅速倒入模具进行室温发泡30～90分钟，得到吸波材料凝胶；

冷冻干燥：对所述吸波材料凝胶进行冷冻干燥即得所述聚氨酯钛酸钡复合阻燃吸波材料。

基于上述，所述反应发泡的步骤包括：在超声搅拌的作用下，先将甲苯二异氰酸酯、纳米氧化锌和纳米氧化钨在边加热边搅拌的条件下加入到所述初次混合物中15～30分钟，再加入氧化石墨烯和碳酸氢钠；然后迅速倒入模具进行室温发泡30～90分钟，得到所述吸波材料凝胶。

基于上述，在所述原料混合的步骤中，所述超声分散处理是在水浴中进行的。

基于上述，所述冷冻干燥的步骤包括：先将所述吸波材料凝胶冷冻10～70小时，冷冻温度为混合溶液凝固点温度以下5～50℃；然后将冷冻后的混合溶液进一步于-10～-100℃低温低压干燥24～96小时，压力为0.1～1kPa；最后将低温低压干燥后的混合溶液于60～100℃固化4～12小时。