分享一种聚氨酯硬泡材料及其制备方法、用途与流程

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本发明涉及一种聚氨酯材料,尤其涉及一种聚氨酯硬泡材料;本发明还涉及该聚氨酯硬泡材料的制备方法;本发明还涉及该聚氨酯硬泡材料的用途。



背景技术:

粉煤灰是常见的生活和工业垃圾。粉煤灰的堆积不仅占用土地,飞扬的微粉粒子也造成空气污染。目前处理粉煤灰的主要方式有:填埋处理、作为建筑水泥的添加粉、制作砖材等。这些现有的处理方式虽然部分解决了处理难题,但由于粉煤灰的产量大,现有的处理方式不仅对于降成本的作用有限,而且远远不能实现完全固废资源化的需求。

随着经济的发展,社会的进步,人类越来越懂得去保护环境,珍爱地球。在材料领域,具体地表现为,寻找并使用可再生的、清洁环保的材料。在能源领域,人们不仅不断开发新型绿色能源,也更加注重节能。聚氨酯是一种综合性能优良的隔热材料,是替代木材的理想家具材料,但这种材料依然存在成本较高等问题。通过优化部分原材料种类成为降低产品价格的重要成本控制思路,研究人员们研究了多种填料对聚氨酯材料性能的影响,但关于粉煤灰作为填料的研究较少报道。

申请公布号cn103012738a、申请公布日2013.04.03的中国发明专利申请公开了一种改性粉煤灰微珠增强硬质聚氨酯泡沫材料的制备方法,包括:1)用电动搅拌器将聚醚多元醇、发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂和改性粉煤灰微珠在容器中充分搅拌均匀;2)加入一定配比的异氰酸酯,快速搅拌,得到预混物;3)将预混物浇注到已准备好的模具中于室温下发泡,固化成型,保压后脱模,即制得粉煤灰增强的硬质聚氨酯泡沫。该发明利用复合有机酸酯偶联剂对粉煤灰微珠进行改性处理,未直接使用粉煤灰,所以成本较高。此外该发明中粉煤灰的用量少。

申请公布号cn106589458a、申请公布日2017.04.26的中国发明专利申请公开了一种阻燃剂及其应用和阻燃聚氨酯泡沫及其制备方法。该阻燃剂含有可膨胀石墨和粉煤灰,可膨胀石墨与所述粉煤灰的重量比为(1~5):1。使粉煤灰提供得到的阻燃聚氨酯泡沫具有优异的阻燃性能。该发明中粉煤灰的用量也少,主要是让粉煤灰起阻燃作用。



技术实现要素:

本发明的第一方面目的在于提出一种聚氨酯硬泡材料,以解决现有技术以粉煤灰改性聚氨酯存在的粉煤灰用量少、成本高的技术问题。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题,达到本发明的目的。

一种聚氨酯硬泡材料,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量包括以下组分:

优选地,所述粉煤灰为100-200份,更优选为150-200份,再更优选为175-200份。

在上述任一技术方案的基础上,优选地,所述异氰酸酯选自tdi、mdi、papi中的一种或多种。

在上述任一技术方案的基础上,优选地,所述催化剂a为胺化合物催化剂;所述催化剂b为有机金属化合物催化剂;更优选地,所述胺化合物催化剂为三乙烯二胺;更优选地,所述有机金属化合物催化剂为辛酸亚锡。

在上述任一技术方案的基础上,优选地,所述聚氨酯硬泡材料的表观密度为200-300kg/m3

在上述任一技术方案的基础上,优选地,所述起始剂为丙三醇;

在上述任一技术方案的基础上,优选地,所述链增长剂a为水;所述链增长剂b为醇类链增长剂;优选地,所述醇类链增长剂为1,4-丁二醇。

在上述任一技术方案的基础上,优选地,所述发泡剂为hcfc-141b。

在上述任一技术方案的基础上,进一步,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量还包括以下组分:

匀泡剂0.5-4份;

优选地,所述匀泡剂是二甲基硅油。

在上述任一技术方案的基础上,进一步,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量还包括以下组分:

分散剂0.5-2.5份;

优选地,所述分散剂是byk-161。

在上述任一技术方案的基础上,进一步,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量还包括以下组分:

流平剂0.5-2.5份;

优选地,所述流平剂是byk-358。

在上述任一技术方案的基础上,进一步,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量还包括以下组分:

消泡剂0.005-2.5份;

优选地,所述消泡剂是byk-a535。

在上述任一技术方案的基础上,进一步,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量还包括以下组分:

增稠剂0.1-4份;

优选地,所述增稠剂是气相白炭黑(也称气相二氧化硅);

在上述任一技术方案的基础上,进一步,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量还包括以下组分:

阻燃剂a5-20份,

阻燃剂b5-15份,

优选地,所述阻燃剂a为磷酸酯类阻燃剂,更优选为甲基磷酸二甲酯,

所述阻燃剂b为无机盐类阻燃剂,更优选为氢氧化铝;

在上述任一技术方案的基础上,进一步,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量还包括以下组分:

颜料2-6份;

优选地,所述颜料举例如黄色染料有钛黄、异吲哚啉酮系颜料等,红色颜料有硫化镉、氧化铁红、色淀红等,绿色颜料有氧化镉、酞菁绿等,黑色颜料和染料有钛黑、炭黑、苯胺黑等,橙色颜料有铬红等。

本发明的第二方面目的在于提出前述聚氨酯硬泡材料的制备方法,以解决现有技术以粉煤灰改性聚氨酯的方法存在的粉煤灰用量少、成本高的技术问题。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题,达到本发明的目的。

一种制备如前所述的聚氨酯硬泡材料的方法,包括以下步骤:

步骤1)、将所述聚醚多元醇、助剂混合均匀;

步骤2)、加入所述粉煤灰混合均匀,得到未研磨的组合白料;

步骤3)、将所述未研磨的组合白料进行研磨分散,得到研磨的组合白料;

步骤4)、向所述研磨的组合白料中加入所述异氰酸酯,搅拌得混合料;

步骤5)、在所述混合料未发泡之前将其浇注于涂有脱模剂或隔离膜的预制模具中;

步骤6)、将浇注完成的模具置于20-30℃环境中进行养护,固化成型后将其脱模,即得到了聚氨酯硬泡材料;优选地,所述聚氨酯硬泡是块材或板材。

本发明的第三方面目的在于提出前述聚氨酯硬泡材料的用途。一种如前所述的聚氨酯硬泡材料的用途,用作聚氨酯仿木。

本发明的技术效果如下:以粉煤灰为主要填料,制备了一种力学性能优异的聚氨酯材料,可以作为聚氨酯仿木;同时本发明显著降低了生产成本;利用粉煤灰作为主要填料,废物利用,节能环保,提高了阻燃性能。

附图说明

图1是具体实施方式中制备聚氨酯硬泡材料的流程图。

具体实施方式

一种聚氨酯硬泡材料,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量包括以下组分:

优选地,所述粉煤灰为100-200份,更优选为150-200份,再更优选为175-200份。

优选地,所述异氰酸酯选自tdi、mdi、papi中的一种或多种。

优选地,所述催化剂a为胺化合物催化剂;所述催化剂b为有机金属化合物催化剂;更优选地,所述胺化合物催化剂为三乙烯二胺;更优选地,所述有机金属化合物催化剂为辛酸亚锡。

优选地,所述聚氨酯硬泡材料的表观密度为200-300kg/m3

优选地,所述起始剂为丙三醇;

优选地,所述链增长剂a为水;所述链增长剂b为醇类链增长剂;优选地,所述醇类链增长剂为1,4-丁二醇。所述水为链增长剂,同时也是产生co2气泡的原料来源。

所述发泡剂为hcfc-141b。

优选地,所述匀泡剂是二甲基硅油。

优选地,所述分散剂是byk-161。byk系列助剂采购自德国毕克化学公司(byk-chemiegmbh),下同。

优选地,所述流平剂是byk-358。

优选地,所述消泡剂是byk-a535。

优选地,所述增稠剂是气相白炭黑;

优选地,所述阻燃剂a为磷酸酯类阻燃剂,更优选为甲基磷酸二甲酯,所述阻燃剂b为无机盐类阻燃剂,更优选为氢氧化铝;

优选地,所述颜料举例如黄色染料有钛黄、异吲哚啉酮系颜料等,红色颜料有硫化镉、氧化铁红、色淀红等,绿色颜料有氧化镉、酞菁绿等,黑色颜料和染料有钛黑、炭黑、苯胺黑等,橙色颜料有铬红等。

参见图1,制备如前所述的聚氨酯硬泡材料的方法,包括以下步骤:

步骤1)、将所述聚醚多元醇、助剂混合均匀;混合均匀的方式如搅拌;

步骤2)、加入所述粉煤灰混合均匀,得到未研磨的组合白料;混合均匀的方式如搅拌;

步骤3)、将所述未研磨的组合白料进行研磨分散,优选地,再搅拌均匀,得到研磨的组合白料;

步骤4)、向所述研磨的组合白料中加入所述异氰酸酯,搅拌得混合料;

步骤5)、在所述混合料未发泡之前将其浇注于涂有脱模剂或隔离膜的预制模具中;

步骤6)、将浇注完成的模具置于20-30℃环境中进行养护,固化成型后将其脱模,即得到了聚氨酯硬泡材料;优选地,所述聚氨酯硬泡是块材或板材。

经检测,本发明的聚氨酯硬泡材料的力学性能包括:压缩强度、弯曲强度、表观硬度(邵氏d):70,均非常优异,且氧指数高,阻燃性能好。本发明的聚氨酯硬泡材料具有作为聚氨酯仿木的用途。

实施例1

一种聚氨酯硬泡材料,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量包括以下组分:

制备如前所述的聚氨酯硬泡材料的方法,包括以下步骤:

步骤1)、在反应釜中将所述聚醚多元醇、助剂通过搅拌混合均匀;

步骤2)、在反应容器中加入所述粉煤灰通过搅拌混合均匀,得到未研磨的组合白料;

步骤3)、将所述未研磨的组合白料进行研磨分散,再搅拌均匀,得到研磨的组合白料;

步骤4)、向所述研磨的组合白料中加入所述异氰酸酯,搅拌得混合料;

步骤5)、在所述混合料未发泡之前将其浇注于涂有脱模剂或隔离膜的预制模具中;

步骤6)、将浇注完成的模具置于20℃环境中进行养护,固化成型后将其脱模,即得到了聚氨酯硬泡材料;所述聚氨酯硬泡是表观密度为250kg/m3的板材。

经检测,本实施例的聚氨酯硬泡材料的力学性能如下:

压缩强度:6.5mpa;

弯曲强度:12.0mpa;

表观硬度(邵氏d):70;

氧指数:26。

实施例2

一种聚氨酯硬泡材料,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量包括以下组分:

制备如前所述的聚氨酯硬泡材料的方法,包括以下步骤:

步骤1)、在反应釜中将所述聚醚多元醇、助剂通过搅拌混合均匀;

步骤2)、在反应容器中加入所述粉煤灰通过搅拌混合均匀,得到未研磨的组合白料;

步骤3)、将所述未研磨的组合白料进行研磨分散,再搅拌均匀,得到研磨的组合白料;

步骤4)、向所述研磨的组合白料中加入所述异氰酸酯,搅拌得混合料;

步骤5)、在所述混合料未发泡之前将其浇注于涂有脱模剂或隔离膜的预制模具中;

步骤6)、将浇注完成的模具置于30℃环境中进行养护,固化成型后将其脱模,即得到了聚氨酯硬泡材料;所述聚氨酯硬泡是表观密度为300kg/m3的块材。

经检测,本实施例的聚氨酯硬泡材料的力学性能如下:

压缩强度:7.0mpa;

弯曲强度:14.0mpa;

表观硬度(邵氏d):73;

氧指数:29。

实施例3

一种聚氨酯硬泡材料,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量包括以下组分:

制备如前所述的聚氨酯硬泡材料的方法,包括以下步骤:

步骤1)、在反应釜中将所述聚醚多元醇、助剂通过搅拌混合均匀;

步骤2)、在反应容器中加入所述粉煤灰通过搅拌混合均匀,得到未研磨的组合白料;

步骤3)、将所述未研磨的组合白料进行研磨分散,再搅拌均匀,得到研磨的组合白料;

步骤4)、向所述研磨的组合白料中加入所述异氰酸酯,搅拌得混合料;

步骤5)、在所述混合料未发泡之前将其浇注于涂有脱模剂或隔离膜的预制模具中;

步骤6)、将浇注完成的模具置于25℃环境中进行养护,固化成型后将其脱模,即得到了聚氨酯硬泡材料;所述聚氨酯硬泡是表观密度为275kg/m3的板材。

经检测,本实施例的聚氨酯硬泡材料的力学性能如下:

压缩强度:6.7mpa;

弯曲强度:12.9mpa;

表观硬度(邵氏d):71;

氧指数:27。

实施例4

一种聚氨酯硬泡材料,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量包括以下组分:

制备如前所述的聚氨酯硬泡材料的方法,包括以下步骤:

步骤1)、在反应釜中将所述聚醚多元醇、助剂通过搅拌混合均匀;

步骤2)、在反应容器中加入所述粉煤灰通过搅拌混合均匀,得到未研磨的组合白料;

步骤3)、将所述未研磨的组合白料进行磨分散,再搅拌均匀,得到研磨的组合白料;

步骤4)、向所述研磨的组合白料中加入所述异氰酸酯,搅拌得混合料;

步骤5)、在所述混合料未发泡之前将其浇注于涂有脱模剂或隔离膜的预制模具中;

步骤6)、将浇注完成的模具置于30℃环境中进行养护,固化成型后将其脱模,即得到了聚氨酯硬泡材料;优选地,所述聚氨酯硬泡是表观密度为300kg/m3的板材。

经检测,本实施例的聚氨酯硬泡材料的力学性能如下:

压缩强度:6.9mpa;

弯曲强度:13.7mpa;

表观硬度(邵氏d):72;

氧指数:27.8。

实施例5

一种聚氨酯硬泡材料,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量包括以下组分:

制备如前所述的聚氨酯硬泡材料的方法,包括以下步骤:

步骤1)、在反应釜中将所述聚醚多元醇、助剂通过搅拌混合均匀;

步骤2)、在反应容器中加入所述粉煤灰通过搅拌混合均匀,得到未研磨的组合白料;

步骤3)、将所述未研磨的组合白料进行研磨分散,再搅拌均匀,得到研磨的组合白料;

步骤4)、向所述研磨的组合白料中加入所述异氰酸酯,搅拌得混合料;

步骤5)、在所述混合料未发泡之前将其浇注于涂有脱模剂或隔离膜的预制模具中;

步骤6)、将浇注完成的模具置于30℃环境中进行养护,固化成型后将其脱模,即得到了聚氨酯硬泡材料;所述聚氨酯硬泡是表观密度为275kg/m3的板材。

经检测,本实施例的聚氨酯硬泡材料的力学性能如下:

压缩强度:6.6mpa;

弯曲强度:12.5mpa;

表观硬度(邵氏d):70;

氧指数:26.7。

实施例6

一种聚氨酯硬泡材料,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量包括以下组分:

制备如前所述的聚氨酯硬泡材料的方法,包括以下步骤:

步骤1)、在反应釜中将所述聚醚多元醇、助剂通过搅拌混合均匀;

步骤2)、在反应容器中加入所述粉煤灰通过搅拌混合均匀,得到未研磨的组合白料;

步骤3)、将所述未研磨的组合白料进行研磨分散,再搅拌均匀,得到研磨的组合白料;

步骤4)、向所述研磨的组合白料中加入所述异氰酸酯,搅拌得混合料;

步骤5)、在所述混合料未发泡之前将其浇注于涂有脱模剂或隔离膜的预制模具中;

步骤6)、将浇注完成的模具置于25℃环境中进行养护,固化成型后将其脱模,即得到了聚氨酯硬泡材料;所述聚氨酯硬泡是表观密度为275kg/m3的板材。

经检测,本实施例的聚氨酯硬泡材料的力学性能如下:

压缩强度:6.6mpa;

弯曲强度:12.5mpa;

表观硬度(邵氏d):70;

氧指数:26.7。

对比例1

一种聚氨酯硬泡材料,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量包括以下组分:

制备如前所述的聚氨酯硬泡材料的方法,包括以下步骤:

步骤1)、在反应釜中将所述聚醚多元醇、助剂通过搅拌混合均匀;

步骤2)、在反应容器中加入所述粉煤灰通过搅拌混合均匀,得到未研磨的组合白料;

步骤3)、将所述未研磨的组合白料进行研磨分散,再搅拌均匀,得到研磨的组合白料;

步骤4)、向所述研磨的组合白料中加入所述异氰酸酯,搅拌得混合料;

步骤5)、在所述混合料未发泡之前将其浇注于涂有脱模剂或隔离膜的预制模具中;

步骤6)、将浇注完成的模具置于20℃环境中进行养护,固化成型后将其脱模,即得到了聚氨酯硬泡材料;优选地,所述聚氨酯硬泡是表观密度为200kg/m3的板材。

经检测,本实施例的聚氨酯硬泡材料的力学性能如下:

压缩强度:5.0mpa;

弯曲强度:9.0mpa;

表观硬度(邵氏d):63;

氧指数:21。

以上实施例、对比例的聚醚多元醇为tmn3050(羟值56mgkoh/g),中国石化集团天津石化公司聚醚部生产。粉煤灰由上海谐康新材料科技有限公司提供。

以上实施例、对比例将制品在温度23℃、相对湿度50%的烘箱中调节48小时后测试力学性能。密度测试按照gb/t6343-2009《泡沫塑料及橡胶表观密度的测定》测定;压缩强度按照gb/t1041-2008《塑料压缩性能的测定》测定;弯曲强度测试按照gb/t9341-2008《塑料弯曲性能的测定》;表面硬度测试按照gb/t2411-2008《塑料和硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度(邵氏硬度)》;氧指数测试按照gb/t2406.1-2008《塑料.用氧指数法测定燃烧行为》测试。


技术特征:

1.一种聚氨酯硬泡材料,其特征在于,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量包括以下组分:

优选地,所述异氰酸酯选自tdi、mdi、papi中的一种或多种;

和/或,

优选地,所述催化剂a为胺化合物催化剂;所述催化剂b为有机金属化合物催化剂;更优选地,所述胺化合物催化剂为三乙烯二胺;更优选地,所述有机金属化合物催化剂为辛酸亚锡;

优选地,所述聚氨酯硬泡材料的表观密度为200-300kg/m3

2.如权利要求1所述的聚氨酯硬泡材料,其特征在于,所述起始剂为丙三醇;和/或,

所述链增长剂a为水;所述链增长剂b为醇类链增长剂;优选地,所述醇类链增长剂为1,4-丁二醇。

3.如权利要求1-2任一项所述的聚氨酯硬泡材料,其特征在于,所述发泡剂为hcfc-141b。

4.如权利要求1-3任一项所述的聚氨酯硬泡材料,其特征在于,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量还包括以下组分:

匀泡剂0.5-4份;

优选地,所述匀泡剂是二甲基硅油。

5.如权利要求1-4任一项所述的聚氨酯硬泡材料,其特征在于,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量还包括以下组分:

分散剂0.5-2.5份;

优选地,所述分散剂是byk-161。

6.如权利要求1-5任一项所述的聚氨酯硬泡材料,其特征在于,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量还包括以下组分:

流平剂0.5-2.5份;

优选地,所述流平剂是byk-358。

7.如权利要求1-6任一项所述的聚氨酯硬泡材料,其特征在于,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量还包括以下组分:

消泡剂0.005-2.5份;

优选地,所述消泡剂是byk-a535。

8.如权利要求1-7任一项所述的聚氨酯硬泡材料,其特征在于,所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量还包括以下组分:

增稠剂0.1-4份;

优选地,所述增稠剂是气相白炭黑;

和/或,

所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量还包括以下组分:

阻燃剂a5-20份,

阻燃剂b5-15份,

优选地,所述阻燃剂a为磷酸酯类阻燃剂,更优选为甲基磷酸二甲酯,所述阻燃剂b为无机盐类阻燃剂,更优选为氢氧化铝;

和/或,

所述聚氨酯硬泡材料的原料按重量还包括以下组分:

颜料2-6份。

9.一种制备如权利要求1-8任一项所述的聚氨酯硬泡材料的方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1)、将所述聚醚多元醇、助剂混合均匀;

步骤2)、加入所述粉煤灰混合均匀,得到未研磨的组合白料;

步骤3)、将所述未研磨的组合白料进行研磨分散,得到研磨的组合白料;

步骤4)、向所述研磨的组合白料中加入所述异氰酸酯,搅拌得混合料;

步骤5)、在所述混合料未发泡之前将其浇注于涂有脱模剂或隔离膜的预制模具中;

步骤6)、将浇注完成的模具置于20-30℃环境中进行养护,固化成型后将其脱模,即得到了聚氨酯硬泡材料;优选地,所述聚氨酯硬泡是块材或板材。

10.一种如权利要求1-8任一项所述的聚氨酯硬泡材料的用途,其特征在于,用作聚氨酯仿木。

技术总结
本发明涉及一种聚氨酯硬泡材料;本发明还涉及其制备方法和用途。一种聚氨酯硬泡材料,其原料按重量包括以下组分:聚醚多元醇100份;异氰酸酯100‑110份;粉煤灰50‑200份;催化剂A 0.01‑0.58份;催化剂B 0.01‑0.5份;起始剂0.5‑5份;链增长剂A 0.001‑0.01份;链增长剂B 0.5‑8份;发泡剂4‑12份。该聚氨酯硬泡材料的制备方法,包括以下步骤:将所述聚醚多元醇、助剂混合均匀;加入所述粉煤灰混合均匀,充分的研磨分散,加入所述异氰酸酯,搅拌,未发泡之前将其浇注于涂有脱模剂或隔离膜的预制模具中养护,固化成型后将其脱模。本发明的聚氨酯硬泡材料适合用作聚氨酯仿木。本发明解决了现有技术以粉煤灰改性聚氨酯存在的粉煤灰用量少、成本高的技术问题。

技术研发人员:白悦;阚安康;史丙苓;毛赏;王宁
受保护的技术使用者:上海海事大学
技术研发日:2020.04.29
技术公布日:2020.06.26

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