一种基于高温气体热分解法制备网状聚氨酯泡沫的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种制备网状聚氨酯泡沫的方法。
【背景技术】
[0002]网状新型材料是一个新兴的领域，网状聚氨酯泡沫作为一种性能优良的材料可广泛应用于空调、建筑环境、建筑材料、冶金、医学、污水处理、能源等多个领域，并已成为泡沫领域一个重要的分支，未来将在更多领域发挥重大作用，发展前景十分广阔。
[0003]目前已有的聚氨酯泡沫网化处理的方法有碱液处理法和蒸汽水解法，这两种方法制得的网状聚氨酯泡沫材料经络边缘光滑度较高，但由于这两种方法均得在外层材料被除膜后，内层材料才会接触到碱液或蒸汽，即网化环境会由外向内逐渐侵入，这样就使得材料的各个部位在网化环境中暴露的时间长度不一致，所以制备出的网状聚氨酯泡沫的网化均匀度很差。因此，这两种方法在待处理对象的尺寸、种类上有很大的局限性，若待处理对象尺寸较大或窗膜较厚，则极易造成外层材料的经络物理损失严重，力学性能严重降低，而内层材料的开孔度极低，窗膜还未被除去，因此网化率也得不到保证，因此这两种方法仅能处理外形尺寸较小且窗膜较薄的聚氨酯聚氨酯泡沫材料。同时，碱液处理法的三废很严重，节能环保性差，蒸汽水解法耗时长，生产效率低下，可见这两种方法均具有一定的缺点，不利于网状聚氨酯泡沫的工业生产和推广使用。目前中国对于网状聚氨酯泡沫材料处于供不应求的阶段，大部分材料都要依靠进口，而导致这一现象出现的根本原因就是以往传统的制备方法均不能满足我国目前的生产使用要求。因此，研究一种新的既能保证材料的物理性能和开孔度，又能保证其网化均匀度和网化率，且环保高效、可规模化生产的聚氨酯泡沫网化处理方法十分必要。
[0004]中国专利CN1233741C将可溶性泡沫微球与聚氨酯原材料混合，在常温或加热下固化定型，形成以微球为支撑，含有可溶性泡沫微球的聚氨酷泡沫体，然后用溶剂将可溶性泡沫微球溶解，从而得到网状的聚氨酯泡沫材料，该方法制得的网状聚氨酯泡沫网化率和网化均匀度均较高，经络物理性能也不会被削减，但制得的网状聚氨酯泡沫的开孔度低，且经络边缘不规则、不光滑，不能满足其作为网状陶瓷、网状金属等材料的基体材料的功能要求。中国专CN103568327A也提出了一种聚氨酯泡沫材料网化处理的方法，该方法是利用爆破冲击波从外至内冲破聚氨酯泡沫材料的窗膜达到网化处理的目的，因此制备出的网状聚氨酯泡沫网化均匀度和经络物理性能均较高，但会有不规则锯齿形窗膜残留，因此其开孔度不理想，经络边缘光滑度也较低，同样不符合后续作为基体材料的使用要求，并且可燃气体只存在于聚氨酯泡沫材料外部，冲击波由外向内冲破聚氨酯泡沫材料的窗膜，当冲击波传播到聚氨酯泡沫材料内部时，极易由于冲击波衰减到无法继续冲破窗膜而导致网化过程失效，因此网化率得不到保证。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为解决目前网状聚氨酯泡沫制备方法的材料经络物理损失严重、开孔度低、网化均匀度差、网化率低、经络边缘不规则和不光滑以及处理对象尺寸受限的问题，而提供一种基于高温气体热分解法制备网状聚氨酯泡沫的方法。
[0006]聚氨酯泡沫的体积为VI时基于高温气体热分解法，制备网状聚氨酯泡沫的方法，是按以下步骤完成的:
[0007]一、破膜过程:向装有聚氨酯泡沫的密闭容器中充入气体I，直到密闭容器内的压力升至P1，再在P1下保压时间tl，再进行放气，使密闭容器内的压力降至P2 ;
[0008]二、充气过程:向密闭容器内充入气体II使容器内压力升至P3，再在P3下静置时间t2 ；
[0009]三、热分解过程:点火，再静置时间t3 ；
[0010]四、冷却过程:以A的放气速率对密闭容器内气体进行放气，直至密闭容器的内的压力降至P4 ;再以B的充气速率向密闭容器中充入温度为T1的气体III，同时以C的放气速率进行放气，当密闭容器的内的温度降至室温，即完成高温气体热分解网化处理，得到网状聚氨酯泡沫。
[0011]聚氨酯泡沫的体积为V2时基于高温气体热分解法，制备网状聚氨酯泡沫的方法是按以下步骤完成的:
[0012]—、充气破膜过程:向装有聚氨酯泡沫的密闭容器中充入气体IV，直到密闭容器内的压力升至P5，再在P5下保压时间t4 ;
[0013]二、热分解过程:点火，再静置时间t5 ；
[0014]三、冷却过程:将密闭容器以D的放气速率进行放气至密闭容器的内的压力为P5 ；再以E m3/s的充气速率向密闭容器中充入温度为T2的气体V，同时以F m3/s的放气速率进行放气，当密闭容器的内的温度降至室温，即完成高温气体热分解网化处理，得到网状聚氨酯泡沫。
[0015]本发明提供了一种基于高温气体热分解法制备网状聚氨酯泡沫的方法，该方法具有以下优点:
[0016]一、可同时保证网状聚氨酯泡沫材料的物理性能、开孔度、网化均匀度和网化率以及经络的光滑度，其中，开孔度可达95 %?100 %，网化率可达98 %以上，可以满足其各种功能的使用要求。
[0017]二、本发明对待处理聚氨酯泡沫材料的尺寸、种类没有限制。
[0018]三、本发明节能环保、生产效率高，完全可以替代现有的网状聚氨酯泡沫材料的制备方法进行规模化工业生产和推广使用。
[0019]本发明可获得一种基于高温气体热分解法制备网状聚氨酯泡沫的方法。
【附图说明】
[0020]图1为实施例一制备的网状聚氨酯泡沫的数码照片图；
[0021]图2为实施例二制备的网状聚氨酯泡沫的数码照片图；
[0022]图3为实施例三制备的网状聚氨酯泡沫的数码照片图；
[0023]图4为实施例四制备的网状聚氨酯泡沫的数码照片图；
[0024]图5为实施例五制备的网状聚氨酯泡沫的数码照片图；
[0025]图6为实施例六制备的网状聚氨酯泡沫的数码照片图；
[0026]图7为实施例七制备的网状聚氨酯泡沫的数码照片图；
[0027]图8为实施例八制备的网状聚氨酯泡沫的数码照片图；
[0028]图9为实施例九制备的网状聚氨酯泡沫的数码照片图；
[0029]图10为实施例十制备的网状聚氨酯泡沫的数码照片图；
[0030]图11为实施例^^一制备的网状聚氨酯泡沫的数码照片图；
[0031]图12为实施例十二制备的网状聚氨酯泡沫的数码照片图；
[0032]图13为实施例十三制备的网状聚氨酯泡沫的数码照片图。
【具体实施方式】
[0033]【具体实施方式】一:聚氨酯泡沫的体积为VI时基于高温气体热分解法制备网状聚氨酯泡沫的方法是按以下步骤完成的:
[0034]一、破膜过程:向装有聚氨酯泡沫的密闭容器中充入气体I，直到密闭容器内的压力升至P1，再在P1下保压时间tl，再进行放气，使密闭容器内的压力降至P2 ;
[0035]二、充气过程:向密闭容器内充入气体II使容器内压力升至P3，再在P3下静置时间t2 ；
[0036]三、热分解过程:点火，再静置时间t3 ；
[0037]四、冷却过程:以A的放气速率对密闭容器内气体进行放气，直至密闭容器的内的压力降至P4 ;再以B的充气速率向密闭容器中充入温度为T1的气体III，同时以C的放气速率进行放气，当密闭容器的内的温度降至室温，即完成高温气体热分解网化处理，得到网状聚氨酯泡沫。
[0038]窗膜破裂的过程是一种基于高温气体热分解法制备网状聚氨酯泡沫的方法的重要过程，此步骤的目的就是为了在容器内聚氨酯泡沫周围形成高压环境，使待处理的聚氨酯泡沫的窗膜在内外压差作用下破裂，保证接下来充气过程中混合气体II在聚氨酯泡沫中扩散均匀，保证点火后整个密闭容器内温度场的均匀性，从而有效避免网化不均匀现象，同时也减少充气后混合气体II的扩散时间，提高生产效率；
[0039]其中，充气所至压力P1由待处理聚氨酯泡沫窗膜破裂时所需压力决定。
[0040]本实施方式步骤二的重点是混合气体II中各气体的比例及混合气体II充气所至压力P3的控制:
[0041]聚氨酯泡沫破膜过程结束后，密闭容器内大部分聚氨酯泡沫的窗膜已经破裂，且密闭容器内充有一定压力的混合气体I，此时按一定的混合比例充入混合气体II并静置扩散一段时间，是为了使密闭容器内已有气体I和充入的混合气体II在聚氨酯泡沫内部均匀分布，使其点火后发生剧烈且均匀的化学反应，为接下来聚氨酯泡沫的热分解过程创造同步且均匀的高温环境；
[0042]其中，破膜过程中放气所至压力P2、充气过程中混合气体II中各气体的比例、以及混合气体II的充气所至压力P3均由待处理聚氨酯泡沫的窗膜热分解所需热量及温度决定。
[0043]本实施方式步骤三的重点是高温环境持续时间t3的控制:
[0044]点火后密闭容器内气体迅速发生反应，密闭容器内即形成同步且均匀的高温气体环境，而后高温气体介质迅速向聚氨酯传热，聚氨酯泡沫即发生热分解反应，但由于聚氨酯泡沫的窗膜尺寸相较经络尺寸小很多，因此二者的传热和热分解过程和程度是明显不同的:窗膜发生快速的热分解反应，且该高温环境下分解产物均为液态和气态，气态分解产物挥发脱离聚氨酯泡沫材料，液态分解产物一边