[发明专利]一种聚氨酯泡沫塑料的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种聚氨酯泡沫塑料的制备方法，属于高分子材料制备技术领域。

背景技术

泡沫塑料是一种比重小、价格低、成型容易的多孔介质。它具有很好的吸收动能的特性，能够缓和冲击、减弱振荡、降低应力幅值，因此已广泛用于易损物品的包装、重要设备的防护及结构物内部的填充等。由于以上这些使用条件均有可能经受冲击载荷，因此研究泡沫塑料在各种冲击载荷下的力学行为是有关设计部门十分关注的问题。聚合物发泡材料以其密度低、绝热性好、缓冲或阻尼性能好等特性，在日常生活和工业中得到了广泛应用。聚氨酯泡沫塑料在发泡材料中应用最为广泛，它是以异氰酸酯、聚醚/聚酯多元醇、发泡剂为主要原料，辅以催化剂、交联剂等其它助剂合成的一种多孔材料。由于其性能多变、工艺简单，因此受到了普遍重视而迅速发展。

聚氨酯泡沫塑料，是异氰酸酯和羟基化合物经聚合发泡制成，按其硬度可分为软质和硬质两类，其中软质为主要品种。一般来说，它具有极佳的弹性和柔软性；化学稳定性好，耐许多溶剂和油类；耐磨性优良，较天然海绵大20倍；还有优良的加工性、绝热性、粘合性等性能，是一种性能优良的缓冲材料，但价格较高。作为耐压包装材料之一的硬质聚氨酯泡沫塑料，必须具有较高的压缩强度、模量和尺寸稳定性。它可以部分代替木材、金属和其他塑料，在包装运输、建筑、国防、军工、汽车和体育等行业具有广泛的应用。加入刚性粒子是达到上述目的的重要途径，但往往会对材料的拉伸强度和冲击韧性产生不良影响。

因此，制备出兼具良好的抗压性能，抗拉伸性能及抗冲性能的聚氨酯泡沫塑料，成为其进一步提高力学性能亟待解决的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统聚氨酯泡沫塑料力学性能不佳的问题，提供了一种聚氨酯泡沫塑料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）将保护剂与多巴胺溶液按质量比为1：60～1：80混合，得浸渍液，再将纳米铝粉与浸渍液按质量比为1：20～1：40混合后超声浸渍4～6h，过滤、洗涤和干燥，得预处理铝粉；

（2）按重量份数计，依次取10～20份谷朊粉，20～40份桃胶，10～20份轻质碳酸钙，80～100份水，先将谷朊粉和桃胶与水混合，静置溶胀后，再加入轻质碳酸钙，搅拌混合均匀，得黏性胶料；

（3）将预处理铝粉与黏性胶料按质量比为1：3～1：5搅拌混合，再经喷雾干燥后，炭化，得包覆微球；

（4）按重量份数计，依次取30～50份聚醚多元醇，50～70份异氰酸酯，10～30份水，3～5份三乙烯二胺，0.3～0.5份硅油，0.06～0.08份辛酸亚锡，8～10份包覆微球，先将聚醚多元醇、水、三乙烯二胺、硅油和辛酸亚锡加入反应器，搅拌混合均匀后，再加入异氰酸酯和包覆微球，并加入包覆微球质量0.3～0.5倍的醋酸溶液，继续搅拌反应，再依次经注模、发泡、熟化、脱模，即得聚氨酯泡沫塑料。

步骤（1）所述保护剂为硫代硫酸钠，亚磷酸二氢钠或亚磷酸二氢钾中的任意一种。

步骤（4）所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇，聚氧四亚甲基二醇或四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的任意一种。

步骤（4）所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种。

步骤（4）所述硅油为甲基硅油，甲基乙氧基硅油，甲基苯基硅油或甲基三氟丙基硅油中的任意一种。

本发明的有益效果是：

本发明技术方案首先将纳米铝粉用保护剂和多巴胺浸渍处理，在浸渍过程中，利用多巴胺优异的成膜性能，在纳米铝粉表面形成具有保护作用的薄膜，避免纳米铝粉在处理过程中被氧化，同时提高纳米铝粉与谷朊粉等制成的黏性胶料的界面相容性，经喷雾干燥后，炭化，在纳米铝粉表面形成一层炭化外壳，并将制得的包覆微球加入到聚氨酯泡沫的制备过程中去，在后续处理过程中，铝粉表面包覆的外壳中的轻质碳酸钙首先与体系中的醋酸溶液接触发生反应，生成二氧化碳气体可起到辅助发泡的作用，随着反应进一步进行，弱酸性的成分进一步渗透进入到包覆微球内部，与铝粉接触，使铝粉反应得以消耗，并产生氢气，起到进一步辅助发泡的作用，剩下多孔的炭化微球，炭化微球的存在，一方面可作为支撑结构，提高体系的力学性能，另一方面，空心的炭化微球可进一步提高体系内部的孔隙率。

具体实施方式