专利名称：一种聚氨基甲酸酯复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子材料领域，尤其是涉及一种聚氨基甲酸酯复合材料及其制备方法。
背景技术：
随着全球能源紧张，节能减排日益被各国政府所重视，对一种替代能源的需求变的越来越迫切。近年来，LED照明技术不断发展，LED灯罩的需求量不断提升，促进了 LED灯罩市场的发展，对性能的要求也不断提高。但现市面上一般LED灯具外壳采用铝、不锈钢等金属材料，金属材料具有成本昂贵，易生锈，不阻热，回收成本高等不足之处。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种安全性好、成本低廉、高阻燃性、吸水率低、耐候性好、保温和无毒的聚氨基甲酸酯复合材料，其广泛应用于LED灯具外壳。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种聚氨基甲酸酯复合材料，其特征在于，由如下重量百分数组成
聚氨基甲酸酯40%-48%
阻燃剂3%-8%填充剂45%-54%
热稳定剂0.5%-1%
固化剂1%-2%
光屏蔽剂0.05%-0.5%
润滑剂0.5%-1.5% ο进一步的，所述聚氨基甲酸酯为热固性工程塑料的溶剂性聚氨基甲酸酯。进一步的，所述阻燃剂为有机阻燃剂和无机阻燃剂中一种或两种复配；所述有机阻燃剂为磷酸酯、含卤磷酸酯和有机卤化物中的一种或两种复配，所述无机阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝、水合氧化铝和其它金属化合物中的一种或两种复配。进一步的，所述填充剂为无机填充剂和有机填充剂中的一种或两种复配。更进一步的，所述无机填充剂为金属粉、金属氧化物、二氧化硅质、硅酸盐、碳酸盐、碳质、各种矿渣和工厂废灰料中的一种或两种复配；所述二氧化硅质包括白炭黑、石英砂和硅藻土，所述硅酸盐包括云母、滑石、陶土、石棉、玻璃纤维和玻璃微珠，所述碳酸盐包括轻质碳酸钙、重质碳酸钙和石灰石；
更进一步的，所述有机填充剂为纤维状物质、合成纤维、各种形状各向异性的片材、各种形状各向异性的纤维状材料和短纤维材料中的一种或两种复配；所述纤维状物质包括木粉、壳粉、棉绒、黄麻、亚麻和动物性的蚕丝，所述合成纤维包括人造丝、维尼龙、尼龙、醋酸纤维素和碳纤维。进一步的，所述热稳定剂为铅盐类、金属皂类、有机锡类、有机环氧化合物、有机锑化合物和稀土稳定剂中一种或两种复配；更进一步的，所述铅盐类为无机酸 和有机酸的铅盐以及带有盐基的盐基性铅盐；所述金属皂类为脂肪酸的二价金属盐，所述脂肪酸包括月桂酸、硬脂酸；所述有机锡类为带两个烷基的饱和或不饱和有机酸、硫醇或硫代硫酸酯的锡盐，通式为RaSnY4-a，其中a=2，Y是以氧或硫原子与锡原子结合的有机基团；所述有环氧化合物为环氧化油。进一步的，所述固化剂为用胺类、酸酐类、酰胺类、咪唑类和三氟化硼络合物中的一种或两种复配；所述胺类包括二乙撑三胺、三乙撑四胺、二甲胺基丙胺、六次甲基四胺和间苯二胺中，所述酸酐类包括邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐和均苯四酸二酐，所述酰胺类包括低分子聚酰胺，所述咪唑类包括2—甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和2—苯基咪唑。进一步的，所述光屏蔽剂为炭黑、氧化锌、钛白粉、锌钡白颜料类填料中的一种或两种复配；所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸金属盐类和硬脂酸金属皂类中的一种或两种复配。上述聚氨基甲酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤第一步用电子称按重量百分数称取各种原材料；第二步将配方中的聚氨基甲酸酯，无机阻燃剂，填充剂在搅拌机内高速搅拌混合5-10分钟，待搅拌均匀后再依次填加热稳定剂，光屏蔽剂，润滑剂，固化剂后，继续搅拌混合2-4分钟；第三步将步骤二内得到的混合液体取出，经成型工艺制造成品。进一步的，步骤三中所述成型工艺包括浇注成型工艺、层压成型工艺和挤压成型工艺。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果本发明以聚氨基甲酸酯(PU)复合材料为主体原料，同时添加无机阻燃剂、石灰粉和滑石粉等配方制作成LED灯具外壳。所制作的LED外壳具有如下优点I、安全性高，成本低廉，吸水率低，保温，无毒；2、阻燃效果完全达到UL94-V0级，且在火灾发生时不产生有毒的氰化氢气体；3、在主体原料填加无机阻燃剂，热稳定剂，填充剂，无机盐后，所制作的LED灯外壳在强度，延展性，隔热，防水，防震都有良好的效果，溶点达到1000°c以上，很强的保温性倉泛;4、耐候性好，增加了 LED外壳的应用范围，还可应用于建筑保温材料，家具材料，装饰材料，电器照明材料，高速路面材料和密封材料等。
具体实施例方式本发明所述的实例是对本发明的说明而不能限制本发明，在与本发明相当的含义和范围内的任何改变和调整，都应认为是在本发明的范围内。下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例I、制备聚氨基甲酸酯包括下列原料
水性聚氨基甲酸酿41份 氢氧化铝4份
石灰粉52.45份
三盐基硫酸铅0.55份 钛白粉0.1份
硬脂酸钙0.7份
2-乙基-4-甲基味哩1.2份配方中PU树脂优选水性聚氨基甲酸酯，水性聚氨基甲酸酯(PU)可选用BAYER公司的80UD，BASF公司的D-16，WITTC0L公司的W2901H或阴离子型外乳化型水性聚氨基甲酸酯(PU)。本实施方式无机阻燃剂优选氢氧化铝，填充剂优选石灰粉，热稳定剂优选三盐基硫酸铅，所述光屏蔽剂优选钛白粉，润滑剂优选硬脂酸钙，固化剂优选2-乙基-4-甲基咪唑。具体制备方法如下第一步用电子称按重量百分数称取各种原材料；第二步将配方中的41份聚氨基甲酸酯，4份氢氧化铝，52. 45份石灰粉在搅拌机内高速搅拌混合5-10分钟，待搅拌均匀后再依次添加O. 55份三盐基硫酸铅，O. I份钛白粉，O. 7份硬脂酸钙，I. 2份2-乙基-4-甲基咪唑后，继续搅拌混合2-4分钟；该反应的反应方程式为-NH-CO-NH-[CH2] n-NH-C0_NH-+Mg (OH) 2+2CaC03===H0-NH-C0_NH- [CH2]n-NH-C0-NH-0H+MgC03+CaC03 ；第三步将所述步骤二内得到的混合液体取出，浇注入环氧树脂模型模具内，在室温环境下，用人工或机器振动所述环氧树脂模具20-30分钟；第四步打开环氧树脂模型模具，从模具内取去固化成型的完整制品。所述步骤三成型工艺包括浇注成型工艺、层压成型工艺和挤压成型工艺。所述浇注工艺为配方比例称量和混合，然后浇注入模型模具，按配方工艺要求，采用室温或高温固化成型，也可采用振动浇注工艺。所述层压工艺为玻璃纤维(布)或碳纤维(布)增强的环氧树脂模具，在固化时不用压力的，在模型里层迭纤维增强材料并层层涂以环氧树脂混合料，称为接触层迭工艺；固化时如在加压下进行，可增加玻璃纤维含量，称加压层压工艺。所述挤压成型工艺为短玻璃纤维增强与树脂的混合物，能够在简易的金属模内成型，挤压成型。本实施方式成型工艺优选浇注工艺，其简单易行，生产工艺少，机器设备投资少。实施例2、制备聚氨基甲酸酯包括下列原料水性聚氨基甲酸酯42份
氢氧化铝4.5份
石灰粉50.5份
三盐基硫酸铅0.6份
钛白粉0.2份
硬脂酸钙0.8份
2-乙基-4-甲基咪唑1.4份具体制备方法如下第一步用电子称按重量百分数称取各种原材料；第二步将配方中的42份聚氨基甲酸酯，4. 5份氢氧化铝，50. 5份石灰粉在搅拌机内高速搅拌混合5-10分钟，待搅拌均匀后再依次添加O. 6份三盐基硫酸铅，O. 2份钛白粉，
O.8份硬脂酸钙，I. 4份2-乙基-4-甲基咪唑后，继续搅拌混合2-4分钟；第三步将所述步骤二内得到的混合液体取出，浇注入环氧树脂模型模具内，在室温环境下，用人工或机器振动所述环氧树脂模具20-30分钟；第四步打开环氧树脂模型模具，从模具内取去固化成型的完整制品。实施例3、制备聚氨基甲酸酯包括下列原料
水性聚氨基甲酸酯43份
氢氧化铝5份
石灰粉48.55份
三盐基硫酸铅0.65份
钛白粉0.3份
硬脂酸钙0.9份
2-乙基-4-甲基咪唑1.6份具体制备方法如下第一步用电子称按重量百分数称取各种原材料；第二步将配方中的43份聚氨基甲酸酯，5份氢氧化铝，48. 55份石灰粉在搅拌机内高速搅拌混合5-10分钟，待搅拌均匀后再依次添加O. 65份三盐基硫酸铅，O. 3份钛白粉，
O.9份硬脂酸钙，I. 6份2-乙基-4-甲基咪唑后，继续搅拌混合2-4分钟；第三步将所述步骤二内得到的混合液体取出，浇注入环氧树脂模型模具内，在室温环境下，用人工或机器振动所述环氧树脂模具20-30分钟；
第四步打开环氧树脂模型模具，从模具内取去固化成型的完整制品。实施例4、制备聚氨基甲酸酯包括下列原料
水性聚氨基甲酸酯44份
氢氧化铝5.5份
石灰粉46.6份
三盐基硫酸铅0.7份
钛白粉0.4份
硬脂酸钙1.0份
2-乙基-4-甲基咪唑1.8份具体制备方法如下第一步用电子称按重量百分数称取各种原材料；第二步将配方中的44份聚氨基甲酸酯，5. 5份氢氧化铝，46. 6份石灰粉在搅拌机内高速搅拌混合5-10分钟，待搅拌均匀后再依次添加O. 7份三盐基硫酸铅，O. 4份钛白粉，
I.O份硬脂酸钙，I. 8份2-乙基-4-甲基咪唑后，继续搅拌混合2-4分钟；第三步将所述步骤二内得到的混合液体取出，浇注入环氧树脂模型模具内，在室温环境下，用人工或机器振动所述环氧树脂模具20-30分钟；第四步打开环氧树脂模型模具，从模具内取去固化成型的完整制品。实施例5、制备聚氨基甲酸酯包括下列原料
水性聚氨基甲酸酯45份
氢氧化铝6份
石灰粉44.6份
三盐基硫酸铅0.8份
钛白粉0.5份
硬脂酸钙LI份
2-乙基-4-甲基咪唑2.0份具体制备方法如下第一步用电子称按重量百分数称取各种原材料；第二步将配方中的45份聚氨基甲酸酯，6份氢氧化铝，44. 6份石灰粉在搅拌机内高速搅拌混合5-10分钟，待搅拌均匀后再依次添加O. 8份三盐基硫酸铅，O. 5份钛白粉，I. I份硬脂酸钙，2. O份2-乙基-4-甲基咪唑后，继续搅拌混合2-4分钟；
第三步将所述步骤二内得到的混合液体取出，浇注入环氧树脂模型模具内，在室温环境下，用人工或机器振动所述环氧树脂模具20-30分钟；第四步打开环氧树脂模型模具，从模具内取去固化成型的完整制品。表I为实施例I-实施例5的配方表，表2为实施例I-实施例5性能的测试结果及测试标准。表I
权利要求
1.一种聚氨基甲酸酯复合材料，其特征在于，以重量百分数计，由如下组分组成聚氨基甲酸酯40%-48%阻燃剂3%-8%填充剂45%-54%热稳定剂0.5%-1%固化剂1%-2%光屏蔽剂0.05%-0.5%润滑剂0.5%-1.5%。
2.根据权利要求I所述的聚氨基甲酸酯复合材料，其特征在于，所述聚氨基甲酸酯为热固性工程塑料的溶剂性聚氨基甲酸酯。
3.根据权利要求I所述的聚氨基甲酸酯复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为有机阻燃剂和无机阻燃剂中一种或两种复配；所述有机阻燃剂为磷酸酯、含卤磷酸酯和有机卤化物中的一种或两种复配，所述无机阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝、水合氧化铝和其它金属化合物中的一种或两种复配。
4.根据权利要求I所述的聚氨基甲酸酯复合材料，其特征在于，所述填充剂为无机填充剂和有机填充剂中的一种或两种复配； 所述无机填充剂为金属粉、金属氧化物、二氧化硅质、硅酸盐、碳酸盐、碳质、各种矿渣和工厂废灰料中的一种或两种复配；所述二氧化硅质包括白炭黑、石英砂和硅藻土，所述硅酸盐包括云母、滑石、陶土、石棉、玻璃纤维和玻璃微珠，所述碳酸盐包括轻质碳酸钙、重质碳酸钙和石灰石； 所述有机填充剂为纤维状物质、合成纤维、各种形状各向异性的片材、各种形状各向异性的纤维状材料和短纤维材料中的一种或两种复配；所述纤维状物质包括木粉、壳粉、棉绒、黄麻、亚麻和动物性的蚕丝，所述合成纤维包括人造丝、维尼龙、尼龙、醋酸纤维素和碳纤维。
5.根据权利要求I所述的聚氨基甲酸酯复合材料，其特征在于，所述热稳定剂为铅盐类、金属皂类、有机锡类、有机环氧化合物、有机锑化合物和稀土稳定剂中一种或两种复配； 所述铅盐类为无机酸和有机酸的铅盐以及带有盐基的盐基性铅盐；所述金属皂类为脂肪酸的二价金属盐，所述脂肪酸包括月桂酸、硬脂酸；所述有机锡类为带两个烷基的饱和或不饱和有机酸、硫醇或硫代硫酸酯的锡盐，通式为RaSnY4_a，其中a=2，Y是以氧或硫原子与锡原子结合的有机基团；所述有环氧化合物为环氧化油。
6.根据权利要求I所述的聚氨基甲酸酯复合材料，其特征在于，固化剂可用胺类、酸酐类、酰胺类、咪唑类和三氟化硼络合物中的一种或两种复配；所述胺类包括二乙撑三胺、三乙撑四胺、二甲胺基丙胺、六次甲基四胺和间苯二胺中，所述酸酐类包括邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐和均苯四酸二酐，所述酰胺类包括低分子聚酰胺，所述咪唑类包括2 —甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和2—苯基咪唑。
7.根据权利要求I所述的聚氨基甲酸酯复合材料，其特征在于，所述光屏蔽剂为炭黑、氧化锌、钛白粉、锌钡白颜料类填料中的一种或两种复配。
8.根据权利要求I所述的聚氨基甲酸酯复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸金属盐类和硬脂酸金属皂类中的一种或两种复配。
9.一种制备权利要求1-8任一所述的聚氨基甲酸酯复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤 第一步用电子称按重量百分数称取各种原材料； 第二步将配方中的聚氨基甲酸酯，无机阻燃剂，填充剂在搅拌机内高速搅拌混合5-10分钟，待搅拌均匀后再依次填加热稳定剂，光屏蔽剂，润滑剂，固化剂后，继续搅拌混合2-4分钟； 第三步将步骤二内得到的混合液体取出，经成型工艺制造成品。
10.根据权利要求9所述的聚氨基甲酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤三中所述成型工艺包括浇注成型工艺、层压成型工艺和挤压成型工艺。
全文摘要
本发明涉及一种聚氨基甲酸酯复合材料及其制备方法，属于高分子材料领域。本发明由如下组分组成聚氨基甲酸酯40%-48%，阻燃剂3%-8%，填充剂45%-54%，热稳定剂0.5%-1%，固化剂1%-2%，光屏蔽剂0.05%-0.5%，润滑剂0.5%-1.5%；本发明方法首先将各配方均匀混合，再经成型工艺制成成品，得到聚氨基甲酸酯复合材料。本发明制备的聚氨基甲酸酯复合材料具有安全性好、耐候性好、成本低廉、阻燃性高、吸水率低、保温和无毒等优异性能，广泛应用于LED灯具外壳及其他保温材料领域。
文档编号F21Y101/02GK102766325SQ20121023615
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月7日 优先权日2012年7月7日
发明者邓一军 申请人:东莞市思拓达光电科技有限公司