一种新型碳纤维增强型聚氨酯硬质泡沫塑料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型碳纤维增强型聚氨酯硬质泡沫塑料的制备方法，a.在反应釜中加入有机溶剂甲基异丁基酮和亚甲基二苯基异氰酸酯MDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI，催化剂量的二月桂酸二丁基锡，三乙醇胺，搅拌下加热40～60℃溶解，釜中充满氮气或惰性气体；b.在步骤a得到的溶液中滴加聚醚多元醇PPG，1,4-丁二醇，控温反应0.5～12h，蒸馏回收溶剂，得到预聚合产物；c.在步骤b中获得预聚产物中加入1,2,4-三唑、三乙胺、3一氨基丙基三乙氧基硅烷KH-550、三聚氰胺、水，磨碎碳纤维，纳米SiO2，高速搅拌混匀发泡；d.待大量泡体出现时立即注入铝制模具中，于40～60℃下熟化30～100分钟，脱模，即得增强型聚氨酯硬泡塑料制品。
【专利说明】一种新型碳纤维增强型聚氨酯硬质泡沬塑料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于聚氨酯领域，特别涉及一种新型碳纤维增强型聚氨酯硬质泡沫塑料的制备方法。
【背景技术】
[0002]聚氨酯(Polyurethane)是聚氨基甲酸酯的简称，是由多元醇和多异氰酸酯反应制得的一类主链上带有重复一 NHCOO —基团的聚合物的总称。根据所用原料官能团数目的不同，可以制成线型结构或体型结构的高分子聚合物。由于聚合物的结构不同，性能也不一样。利用这种性质，聚氨酯类聚合物可以分别制成从液体到固体、从软质到硬质的涂料、黏合剂、塑料、纤维、橡胶等各种不同性能和类型的聚氨酯制品。
[0003]在聚氨酯泡沫塑料中，硬质聚氨酯泡沫塑料(RigidpolyurethaneFoam,简称RPUF)是十分重要的一类。硬质聚氨酯泡沫塑料是指在一定负荷作用下不发生明显形变，当负荷过大发生 形变后不能恢复到初始状态的聚氨酯泡沫塑料。硬质聚氨酯泡沫塑料由多元醇、异氰酸酯和各种助剂制得，因其泡孔以闭孔为主，使用CFCs作发泡剂时发泡气体保留在泡孔内，所以它具有极低的导热系数、较低的密度、一定的强度和硬度，电学性能、隔声抗震效果优良，经过添加剂处理，又能提高阻燃性、耐水性、耐腐蚀性，广泛应用于汽车、建筑、冰箱、家具、包装、造船、石油化工等行业。由于其极低的导热系数和耐水性，以及密度小、t匕强度高、易切割等特点，其应用在冰箱、冷藏柜的保温，建筑业上屋顶墙体窗户地面管道等的保温，工业上水、水蒸气等保温、保冷管道等方面的优势是其它传统材料无法比拟的。另外它还应用于造船工业中船体的防湿和堵漏，而在包装工业中由于硬泡的增强作用不需昂贵的木质包装箱运输，纸板即可满足要求。随着硬质聚氨酯泡沫塑料机械强度的不断提高，它作为结构材料用于支撑、填充等方面的前景将日趋广阔。
[0004]硬质聚氨酯泡沫虽有一定强度，但在很多场合下还不能完全满足工程上的要求。因此人们进行了大量研究来改善其力学性能，主要集中在增强聚氨酯泡沫塑料的强度。传统泡沫塑料改性的基本思路是不改变聚合物的结构，在整个发泡体系中加入适当助剂，从而使泡沫塑料的性能得到改善。其方法主要有纤维增强、微粒增强、聚合物合金、共混或共聚改性等。据研究报道，巴志新等研究了用直径10-15p.m的无碱磨碎玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫塑料的压缩强度和冲击韧性，发现压缩强度随着玻纤粒度的细化而增大；玻纤偶联处理后增强效果较好。王建华，闻荻江，耿皓，等人通过扫描电子显微镜对直径10 — 20 μ m,长约3mm的短切玻璃纤维填充硬质聚氨酯泡沫塑料的泡孔结构和填料分散情况进行了分析，研究了玻纤对材料的微观结构形态、泡孔平均直径和压缩性能的影响及破坏过程，发现压缩模量和压缩强度随玻纤含量增加而增加，并分析了其压缩破坏的机理。Andrzej K.Bledzki等制得了用亚麻和黄麻织物增强的具有均匀微孔结构的聚氨酯基复合材料，描述了树脂填充度与微孔数量和密度之间的关系，研究了增强纤维的形态、纤维和微孔量对材料机械性能的影响。发现增加纤维量可导致剪切模量和冲击强度的上升，但基体中微孔量增加会引起上述性能的下降。同时亚麻比黄麻有更好的增强效果。将异氰酸酯与环氧树脂、酚醛树脂或其它预聚物共混后再进行聚合发泡，可制得互穿网络共聚物，能明显提高材料的力学性能。
[0005]
【发明内容】
:
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种施工工艺简单，成本较低，节能环保，适于工业化生产的碳纤维增强型聚氨酯硬质泡沫塑料的制备方法。
[0006]技术方案:为实现上述发明目的，一种新型碳纤维增强型聚氨酯硬质泡沫塑料的制备方法，包括以下技术步骤:a、在反应釜中加入有机溶剂甲基异丁基酮和亚甲基二苯基异氰酸酯MD1、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI，催化剂量的二月桂酸二丁基锡，三乙醇胺，搅拌下加热4(T60°C溶解，釜中充满氮气或惰性气体；b、在步骤a得到的溶液中滴加聚醚多元醇PPG，I, 4- 丁二醇，控温反应0.5^12h,蒸馏回收溶剂，得到预聚合产物；c、在步骤b中获得预聚产物中加入1，2，4-三唑、三乙胺、3—氨基丙基三乙氧基硅烷KH-550、三聚氰胺、水，磨碎碳纤维，纳米SiO2,高速搅拌混匀发泡；d、待大量泡体出现时立即注入铝制模具中，于4(T60°C下熟化30-100分钟，脱模，即得增强型聚氨酯硬泡塑料制品。 [0007]所述的亚甲基二苯基异氰酸酯MDI与异佛尔酮二异氰酸酯IPDI质量比为广5:1。
[0008]所述的磨碎碳纤维粒径为20-200目。
[0009]根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果:与现有技术相比，本发明具有以下优点:本发明所获得聚氨酯硬泡塑料具有阻燃性能良好，拉伸、压缩、冲击强度都明显提高；施工工艺简单，成本较低，节能环保，工业化实施容易。
[0010]【具体实施方式】:
下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
[0011]实施例1:
在反应釜中加入有机溶剂甲基异丁基酮(185.0kg)和亚甲基二苯基异氰酸酯MDI (350.0kg)、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI (120.0kg)，三聚氰胺(45.0kg)，催化剂二月桂酸二丁基锡(1.12kg)，三乙醇胺(8.5kg)，搅拌下加热4(T60°C溶解，釜中充满氮气或惰性气体；在得到的溶液中加入聚醚多元醇PPG (420.0kg)，1,4-丁二醇(68.0kg)，控温反应3h，蒸馏回收溶剂，得到预聚合产物；在获得预聚产物中加入1，2，4_三唑(28.0kg)、三乙胺(20.5kg)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷KH-550(150.0kg)、水(3.0kg), 80目磨碎碳纤维(50.0kg)，纳米SiO2 (48.0kg)，高速搅拌混匀发泡，待大量泡体出现时立即注入铝制模具中，于4(T60°C下熟化50分钟，脱模，即得增强型聚氨酯硬泡塑料制品。
[0012]实施例2:
在反应釜中加入有机溶剂甲基异丁基酮(185.0kg)和亚甲基二苯基异氰酸酯MDI (350.0kg)、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI (150.0kg)，三聚氰胺(45.0kg)，催化剂二月桂酸二丁基锡(1.12kg)，三乙醇胺(8.5kg)，搅拌下加热4(T60°C溶解，釜中充满氮气或惰性气体；在得到的溶液中加入聚醚多元醇PPG (435.0kg)，1,4-丁二醇(70.0kg)，控温反应3h，蒸馏回收溶剂，得到预聚合产物；在获得预聚产物中加入1，2，4_三唑(28.0kg)、三乙胺(20.5kg)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷KH-550 (165.0kg)、水(3.0kg)，180目磨碎碳纤维(55.0kg)，纳米SiO2 (48.0kg)，高速搅拌混匀发泡，待大量泡体出现时立即注入铝制模具中，于4(T60°C下熟化50分钟，脱模，即得增强型聚氨酯硬泡塑料制品。[0013]实施例3:
在反应釜中加入有机溶剂甲基异丁基酮(185.0kg)和亚甲基二苯基异氰酸酯MDI (350.0kg)、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI (200.0kg)，三聚氰胺(45.0kg)，催化剂二月桂酸二丁基锡(1.12kg)，三乙醇胺(8.5kg)，搅拌下加热4(T60°C溶解，釜中充满氮气或惰性气体；在得到的溶液中加入聚醚多元醇PPG (460.0kg)，1,4-丁二醇(72.0kg)，控温反应3h，蒸馏回收溶剂，得到预聚合产物；在获得预聚产物中加入1，2，4_三唑(28.0kg)、三乙胺(20.5kg)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷KH-550(180.0kg)、水(3.0kg)，200目磨碎碳纤维(60.0kg)，纳米SiO2 (48.0kg)，高速搅拌混匀发泡，待大量泡体出现时立即注入铝制模具中，于4(T60°C下熟化 50分钟，脱模，即得增强型聚氨酯硬泡塑料制品。
【权利要求】
1.一种新型碳纤维增强型聚氨酯硬质泡沫塑料的制备方法，其特征在于，包括以下技术步骤:a、在反应釜中加入有机溶剂甲基异丁基酮和亚甲基二苯基异氰酸酯MD1、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI，催化剂量的二月桂酸二丁基锡，三乙醇胺，搅拌下加热4(T60°C溶解，釜中充满氮气或惰性气体山、在步骤a得到的溶液中滴加聚醚多元醇PPG，I, 4- 丁二醇，控温反应0.5~12h，蒸馏回收溶剂，得到预聚合产物；c、在步骤b中获得预聚产物中加入I, 2，4-三唑、三乙胺、3-氨基丙基三乙氧基硅烷KH-550、三聚氰胺、水，磨碎碳纤维，纳米SiO2,高速搅拌混匀发泡；d、待大量泡体出现时立即注入铝制模具中，于4(T60°C下熟化30-100分钟，脱模，即得增强型聚氨酯硬泡塑料制品。
2.如权利要求1所述一种新型碳纤维增强型聚氨酯硬质泡沫塑料的制备方法，其特征在于:亚甲基二苯基异氰酸酯MDI与异佛尔酮二异氰酸酯IPDI质量比为广5:1。
3.如权利要求1所述一种新型碳纤维增强型聚氨酯硬质泡沫塑料的制备方法，其特征在于:磨碎碳纤维粒径为20-200目。
【文档编号】C08G18/66GK103739821SQ201310703400
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】李荣华 申请人:苏州市万泰真空炉研究所有限公司