[发明专利]一种聚氨酯硬质泡沫材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及聚氨酯硬质泡沫材料领域，具体是一种聚氨酯硬质泡沫材料及其制备方法与应用，具体而言，采用低活性的聚醚多元醇作为反应物，添加了粉煤灰和膨胀蛭石，降低了反应温度，提高了粉煤灰的利用率和材料的保温性能，属新材料技术领域。

背景技术

聚氨酯(PU)是指分子结构中含有氨基甲酸酯基团(-NH-COO)的聚合物，氨基甲酸酯一般由异氰酸酯和多元醇反应获得。聚氨酯材料是重要的六大合成材料之一，是一种产品形态多样的多用途合成树脂，它以泡沫塑料、涂料、胶黏剂等产品形式，广泛地应用于社会生产活动中的各个领域。聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯制品中最重要的一种形态，它具有优良的力学性能、电学性能、声学性能和耐化学性，可直接从单体原料一次加工成聚合物制品，而且可通过改变原料化学结构、规格、品种等调节配方组合，制出各种性能和用途的终端产品，因此应用十分广泛。聚氨酯泡沫塑料分软质、硬质、半硬质三大类，其中硬质泡沫塑料具有重量轻、比强度大、尺寸稳定性好、绝热性能优越、粘结力强、老化性能好等优点，广泛应用于建筑节能保温、管道保温、冷链运输、交通运输、物流运输、矿山填充堵漏等行业。煤矿安全生产是国家安全生产的重中之重，煤矿生产是地下作业，瓦斯、透水、火灾、采空区坍塌等事故都会对煤矿安全生产造成严重的威胁。聚氨酯硬质泡沫材料具有反应速度快、发泡倍率高、抗压能力强、粘结力强、施工快捷等优点，使其在矿体加固、采空区快速密封、矿井透水密封、瓦斯封孔等方面具有独特的优点，保障了矿山安全生产。

聚氨酯硬质泡沫应用于矿山安全生产，其力学性能(抗压、抗拉强度等)和阻燃性能是最重要的。专利CN103012738A公开了一种改性粉煤灰增强硬质聚氨酯泡沫材料及其制备方法，通过制备改性粉煤灰微珠和复合偶联剂的方法达到增强硬质聚氨酯泡沫的目的，存在制备工艺复杂的问题，且该专利未加入阻燃剂，阻燃性能差，应用于采矿领域时，不利于安全生产。专利CN104479093公开了一种阻燃性聚氨酯硬泡的制备方法，采用一种新的阻燃剂OH-R-OH(R结构含磷)，将其应用于制备聚氨酯硬泡，该专利采用含羟基的阻燃剂，消耗过多的异氰酸酯，存在成本高的问题。

发明内容

本发明为了解决现有聚氨酯硬质泡沫存在的诸多缺陷，提供了一种聚氨酯硬质泡沫材料及其制备方法与应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种聚氨酯硬质泡沫材料，其原料是由质量比为1:1的A组分和聚合MDI构成的，其中A组分是由如下质量份的原料构成的，

40～60份的聚醚多元醇YNW-5112，10～30份的聚醚多元醇YNW-6001A，10～30份的聚醚多元醇YNW-3001，10～30份的发泡剂，0.5～5份的匀泡剂，0.2～5份的催化剂，5～60份的液体阻燃剂，5～20份的粉煤灰，5～20份的膨胀蛭石；

所述发泡剂是发泡剂原料与水的混合物。

在本发明中聚醚多元醇YNW-5112属通用型硬泡聚醚多元醇，YNW-6001A属低活性硬泡聚醚，具有极佳的脱模性，YNW-3001属矿用加固材料专用聚醚，具有低反应热，强度高的特点。本发明采用三种聚醚多元醇进行复配的方法生产聚氨酯硬质泡沫材料，降低了反应温度，有利于矿山安全生产；且加入了阻燃剂、粉煤灰、膨胀蛭石，提高了粉煤灰的利用率、增强了聚氨酯泡沫材料的阻燃性能、保温性能和抗压强度，本发明所述的聚氨酯泡沫材料具有成本低、力学性能优异等优点。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述发泡剂原料是二氯氟乙烷、环戊烷、正戊烷、异戊烷、五氟丙烷或五氟丁烷。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述匀泡剂为聚醚改性有机硅表面活性剂。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述催化剂为33％质量百分含量的三乙烯二胺醇溶液、二甲基环己胺、N-甲基二环己胺、DMP-30、三嗪、二甲基乙醇胺、二甲基苄胺、五甲基二乙烯三胺中的两种或两种以上任意配比的混合物。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述液体阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2-氯丙基)磷酸酯、三(二氯丙基)磷酸酯、甲基磷酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯、丙基磷酸二甲酯中的一种或两种以上任意配比的混合物。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述粉煤灰为120目及以上目数的细粉煤灰。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述膨胀蛭石为80目及以上目数的细膨胀蛭石。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述聚合MDI的异氰酸根含量为30％～32％。