一种改性导电型硬质交联聚氯乙烯泡沫及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种改性硬质交联聚氯乙烯阻燃泡沫，由下述原料按重量份数比制备而成：聚氯乙烯糊树脂90～99份，氯化聚氯乙烯树脂1～10份，交联剂3～15份，异氰酸酯30～70份，酸酐9～24份，偶氮类发泡剂4～8份，环氧大豆油2～15份，导电填料5～50份。本发明通过优化配方，制备的泡沫既具有普通硬质交联聚氯乙烯泡沫的良好机械、耐腐蚀性能，又具有良好的导电性，可以广泛应用于多种电工领域。
【专利说明】一种改性导电型硬质交联聚氯乙烯泡沬及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚合物泡沫材料领域，具体而言涉及一种改性导电型硬质交联聚氯乙烯泡沫及其制备方法。
【背景技术】
[0002]硬质交联聚氯乙烯泡沫具有轻质高强度，高模量等结构芯材的典型特征，相对于其他高性能泡沫如聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、聚醚酰亚胺泡沫等具有制作成本低、耐水性能高、阻燃效果较好的优点，在船舶、风能、交通运输、运动器材、航空航天等领域有着越来越广泛的应用。关于硬质交联聚氯乙烯泡沫的原料配方和制备方法，已经有多篇专利进行公开，如美国专利 US2007/0200266A1 和 US2010/0068487，中国专利 CN101580573A 等。但是，现有的硬质交联聚氯乙烯泡沫均不具备导电性能，现在也很少有关于具有导电性能的硬质交联聚氯乙烯泡沫的研究，因此，提供一种轻质高强度、耐腐蚀性能好，同时又具有良好导电性能的硬质交联聚氯乙烯泡沫，为本领域急需解决的技术问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种改性导电型硬质交联聚氯乙烯泡沫，该泡沫既具有普通硬质交联聚氯乙烯泡沫的良好机械、耐腐蚀性能，又具有良好的导电性，可以广泛应用于多种电工领域。
[0004]研究发现，向改性硬质交联聚氯乙烯泡沫的配方中添加导电碳黑、石墨、导电碳纤维、铝、铜、镍、铁等导电填料，能够显著提高泡沫的导电性能，但是在添加导电填料后有可能对泡沫的轻质高强度、高模量的机械性能会产生一定的不利影响，同时导电填料的添加量也与泡沫导电性能直接相关。通过大量试验研究导电性能、机械性能与各组分用量配比的关系，可以摸索出合适的原料用量配比，使改性硬质交联聚氯乙烯泡沫同时具备优良的机械性能和导电性能。
[0005]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:
[0006]一种改性导电型硬质交联聚氯乙烯泡沫，其特征在于由下述原料按重量份数比制备而成:聚氯乙烯糊树脂90~99份，氯化聚氯乙烯树脂I~10份，交联剂3~15份，异氰酸酯30~70份，酸酐9~24份，偶氮类发泡剂4~8份，环氧大豆油2~15份，导电填料5~50份；其中:
[0007]所述交联剂选自三烯丙基异氰脲酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的一种；
[0008]所述异氰酸酯选白碳化二亚胺-尿酮亚胺改性的二苯甲烷二异氰酸酯或多亚甲基多苯基多异氰酸酯的一种或两种；
[0009]所述酸酐选自顺-环己烷-1，2-二羧酸酐或者甲基六氢苯酐的一种或两种；
[0010]所述发泡剂为偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈的混合物，两者重量比为1:1~1:5;
[0011]所述导电填料选自导电碳黑、石墨、导电碳纤维、铝、铜、镍、铁的一种或几种。
[0012]优选的，上述聚氯乙烯糊树脂的K值为70~80，氯化聚氯乙烯树脂含氯量不低于64%，聚氯乙烯糊树脂和氯化聚氯乙烯树脂重量之和为100份。
[0013]进一步优选的，导电填料为导电碳黑或导电碳纤维的一种或两种。
[0014]本发明的另一个目的是提供上述改性导电型硬质交联聚氯乙烯泡沫的制备方法，采取如下步骤:
[0015](a)在0.09MPa下，将所述组分中为液体的原料按所述重量进行混合均匀，然后将所述组分中为固体的原料按所述重量加入液体内，搅拌10~30分钟得均匀糊状混合物；
[0016](b)将均匀糊状混合物灌入密封良好的模具，在温度为145~195°C和压强为5~30MPa的条件下进行模压成型，冷却模具开模，得到模压块；
[0017](c) 将步骤(b)得到的模压块放置于70~98°C的蒸汽室中进行发泡，得到泡沫；
[0018](d)将步骤(C)得到的泡沫在40~80°C的蒸汽室中进行固化处理得到改性导电型硬质交联聚氯乙烯泡沫。
[0019]本发明的有益效果在于，通过摸索优化配方，制备出了具有良好导电性能的改性导电型硬质交联聚氯乙烯阻燃泡沫，该泡沫既具有改性硬质交联聚氯乙烯泡沫的原有优良性质，又具有良好的导电性，为该材料进入电工领域并进一步发挥其优势提供了基础。
【具体实施方式】
[0020]下面对本发明做进一步说明:
[0021]下述配方每份为I千克。
[0022]实施例1
[0023]配方组分按下列重量份比组成:K值为70的聚氯乙烯糊树脂90份，含氯量64%的氯化聚氯乙烯树脂10份，三烯丙基异氰脲酸酯3份，碳化二亚胺-尿酮亚胺改性的二苯甲烷二异氰酸酯30份，顺-环己烷-1，2- 二羧酸酐9份，偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈的混合物4份，并且偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈重量之比为1:1，环氧大豆油2份，导电碳黑5份。
[0024]根据配方配料，在真空度为0.09MPa下，将所述组分中为液体的原料按所述重量进行混合均匀，然后将所述组分中为固体的原料按所述重量加入液体内，搅拌30分钟得均匀糊状混合物；将制备的糊料灌满25_厚钢制模具，合模后将模具放入195°C的平板压机中，压强为5MPa下保持1min后冷却模具，当模具温度低于60°C时开模，得到模压块；将取出的模压块置于98°C的蒸汽室中进行发泡4小时，制得泡沫；将泡沫在80°C的蒸汽室中后处理4天，制备出密度为75kg/m3的改性导电型硬质交联聚氯乙烯阻燃泡沫。其性能指标如表1所示。
[0025]实施例2
[0026]配方组分按下列重量份比组成:K值为80的聚氯乙烯糊树脂99份，含氯量68%的氯化聚氯乙烯树脂1份，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯15份，多亚甲基多苯基多异氰酸酯(市售商品，为混合物)70份，甲基六氢苯酐24份，偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈的混合物8份，并且偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈重量之比为1: 5，环氧大豆油15份，铜粉20份。
[0027]根据配方配料，在真空度为0.09MPa下，将所述组分中为液体的原料按所述重量进行混合均匀，然后将所述组分中为固体的原料按所述重量加入液体内，搅拌20分钟得均匀糊状混合物；将制备的糊料灌满25mm厚钢制模具，合模后将模具放入145°C的平板压机中，压强为30MPa下保持1min后冷却模具，当模具温度低于60°C时开模；将取出的模压块置于92°C的蒸汽室中进行发泡2小时，制得泡沫；将泡沫在60°C的蒸汽室中后处理2天，制备出密度为45kg/m3的改性导电型硬质交联聚氯乙烯泡沫塑料。其性能指标如表1所示。
[0028]实施例3
[0029]配方组分按下列重量份比组成:K值为75的聚氯乙烯糊树脂95份，含氯量70%的氯化聚氯乙烯树脂5份，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯8份，碳化二亚胺-尿酮亚胺改性的二苯甲烷二异氰酸酯25份和多亚甲基多苯基多异氰酸酯25份，甲基六氢苯酐10份，偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈的混合物6份，并且偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈重量之比为I: 3，环氧大豆油10份，石墨10份，导电碳纤维(市面有售)20份。
[0030]根据配方配料，在真空度为0.09MPa下，将所述组分中为液体的原料按所述重量进行混合均匀，然后将所述组分中为固体的原料按所述重量加入液体内，搅拌15分钟得均匀糊状混合物；将制备的糊料灌满25mm厚钢制模具，合模后将模具放入175°C的平板压机中，压强为20MPa下保持1min后冷却模具，当模具温度低于60°C时开模；将取出的模压块置于70°C的蒸汽室中进行发泡3小时，制得泡沫；将泡沫在40°C的蒸汽室中后处理3天，制备出密度为60kg/m3的硬质交联聚氯乙烯泡沫塑料。其性能指标如表1所示。
[0031]实施例4
[0032]配方组分按下列重量份比组成:K值为76的聚氯乙烯糊树脂92份，含氯量72%的氯化聚氯乙烯树脂8份，三烯丙基异氰脲酸酯10份，碳化二亚胺-尿酮亚胺改性的二苯甲烷二异氰酸酯20份和多亚甲基多苯基多异氰酸酯30份，顺-环己烷-1，2- 二羧酸酐15份，偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈的混合物7份，并且偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈重量之比为1: 2，环氧大豆油5份，铝粉20份、铁粉20份，镍粉5份。
[0033]根据配方配料，在真空度为0.09MPa下，将所述组分中为液体的原料按所述重量进行混合均匀，然后将所述组分中为固体的原料按所述重量加入液体内，搅拌15分钟得均匀糊状混合物；将制备的糊料灌满25_厚钢制模具，合模后将模具放入178°C的平板压机中，压强为25MPa下保持1min后冷却模具，当模具温度低于60°C时开模；将取出的模压块置于96°C的蒸汽室中进行发泡3小时，制得泡沫；将泡沫在60°C的蒸汽室中后处理2天，制备出密度为70kg/m3的硬质交联聚氯乙烯泡沫塑料。其性能指标如表1所示。
[0034]实施例5
[0035]配方组分按下列重量份比组成:K值为72的聚氯乙烯糊树脂94份，含氯量75的％氯化聚氯乙烯树脂6份，三烯丙基异氰脲酸酯12份，碳化二亚胺-尿酮亚胺改性的二苯甲烷二异氰酸酯10份和多亚甲基多苯基多异氰酸酯40份，顺-环己烷-1，2- 二羧酸酐20份，偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈的混合物5份，并且偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈重量之比为1: 4,环氧大豆油7份,导电碳纤维50份。
[0036]根据配方配料，在真空度为0.09MPa下，将所述组分中为液体的原料按所述重量进行混合均匀 ，然后将所述组分中为固体的原料按所述重量加入液体内，搅拌15分钟得均匀糊状混合物；将制备的糊料灌满25_厚钢制模具，合模后将模具放入172°C的平板压机中，压强为1MPa下保持1min后冷却模具，当模具温度低于60°C时开模；将取出的模压块置于98°C的蒸汽室中进行发泡2小时，制得泡沫；将泡沫在60°C的蒸汽室中后处理2天，制备出密度为90kg/m3的硬质交联聚氯乙烯泡沫塑料。其性能指标数据如表1所示。
[0037]对比实施例1:
[0038]配方组分按下列重量份比组成:K值为76的聚氯乙烯糊树脂92份，含氯量72%的氯化聚氯乙烯树脂8份，三烯丙基异氰脲酸酯10份，碳化二亚胺-尿酮亚胺改性的二苯甲烷二异氰酸酯20份和多亚甲基多苯基多异氰酸酯30份，顺-环己烷-1，2- 二羧酸酐15份，偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈的混合物7份，并且偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈重量之比为1: 2，环氧大豆油5份。
[0039]根据配方配料，在真空度为0.09MPa下，将所述组分中为液体的原料按所述重量进行混合均匀，然后将所述组分中为固体的原料按所述重量加入液体内，搅拌15分钟得均匀糊状混合物；将制备的糊料灌满25_厚钢制模具，合模后将模具放入160°C的平板压机中，压强为25MPa下保持1min后冷却模具，当模具温度低于60°C时开模；将取出的模压块置于96°C的蒸汽室中进行发泡4小时，制得泡沫；将泡沫在60°C的蒸汽室中后处理2天，制备出密度为62kg/m3的硬质交联聚氯乙烯泡沫塑料。其性能指标如表1所示。
[0040]表1说明，由于对比例中没有使用导电填料，与相近密度的实施例3相比，实施例3所获得交联聚氯乙烯泡沫塑料的导电性能均显著高于对比例。从实施例1到实施例5，可以看出，随着本发明所得到交联聚氯乙烯泡沫塑料的导电填料增加，其导电性能提高。总体而言，由于本发明采用了导电填料，所获得泡沫的导电效果增大。
[0041]表1实施例1-5及对比实施例1的力学性能和电阻率
[0042]
【权利要求】
1.一种改性导电型硬质交联聚氯乙烯泡沫，其特征在于由下述原料按重量份数比制备而成:聚氯乙烯糊树脂90~99份，氯化聚氯乙烯树脂I~10份，交联剂3~15份，异氰酸酯30~70份，酸酐9~24份，偶氮类发泡剂4~8份，环氧大豆油2~15份，导电填料5~50份；其中: 所述交联剂选自三烯丙基异氰脲酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的一种； 所述异氰酸酯选自碳化二亚胺-尿酮亚胺改性的二苯甲烷二异氰酸酯或多亚甲基多苯基多异氰酸酯的一种或两种； 所述酸酐选自顺-环己烷-1，2- 二羧酸酐或者甲基六氢苯酐的一种或两种； 所述发泡剂为偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈的混合物，两者重量比为1:1~1: 5; 所述导电填料选自导电碳黑、石墨、导电碳纤维、铝、铜、镍、铁的一种或几种。
2.如权利要求1所述的改性导电型硬质交联聚氯乙烯泡沫，其特征在于所述聚氯乙烯糊树脂的K值为70~80，氯化聚氯乙烯树脂含氯量不低于64%，聚氯乙烯糊树脂和氯化聚氯乙烯树脂重量之和为100份。
3.如权利要求1所述的改性导电型硬质交联聚氯乙烯泡沫，其特征在于所述导电填料为导电碳黑或导电碳 纤维的一种或两种。
4.如权利要求1、2、3任一项所述的改性导电型硬质交联聚氯乙烯泡沫的制备方法，其特征在于包括如下步骤: (a)在0.09MPa下，将所述组分中为液体的原料按所述重量进行混合均匀，然后将所述组分中为固体的原料按所述重量加入液体内，搅拌10~30分钟得均匀糊状混合物； (b)将均匀糊状混合物灌入密封良好的模具，在温度为145~195°C和压强为5~30MPa的条件下进行模压成型，冷却模具开模，得到模压块； (c)将步骤(b)得到的模压块放置于70~98°C的蒸汽室中进行发泡，得到泡沫； (d)将步骤(c)得到的泡沫在40~80°C的蒸汽室中进行固化处理得到改性导电型硬质交联聚氯乙烯泡沫。
【文档编号】C08J9/10GK104177724SQ201310206458
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年5月21日 优先权日:2013年5月21日
【发明者】苑初明 申请人:保定维赛复合材料科技有限公司