CN102731990A - 一种增强型聚氨酯仿木材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种增强型聚氨酯仿木材料及其制造方法，其组分包括有纳米纤维素、多异氰酸酯、聚醚多元醇及助剂，各组分按照一定配比混合后通过“一步成型法”制备工艺合成增强型聚氨酯仿木材料。本发明由于采用了将木材加工剩余物制得的纳米纤维素与多异氰酸酯、聚醚多元醇及助剂按照一定的比例混合后通过“一步成型法”制备工艺合成纳米纤维素增强的聚氨酯仿木材料，这种聚氨酯仿木材料的强度高、耐热性好、模塑能力强、强重比高，是一种新型的工程材料，而且与现有的聚氨酯仿木材料相比，其力学性能、耐热性得到极大增强，并且尺寸稳定、硬度高、耐老化性能好，应用范围得到有效扩大，而且其制造工艺简单、实施方便、综合成本低。

Description

一种增强型聚氨酯仿木材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及木塑复合材料领域，具体是涉及一种增强型聚氨酯仿木材料及其制造方法。

背景技术

聚氨酯泡沫塑料作为一种新型工程材料，凭借其模塑能力强、强重比高、综合成本低等特点，已经越来越多的应用在包装、房梁、室内外壁雕、立柱、仿木材料和饰品等方面，尤其在高档出口家具和室内装饰工程中得到了一定的应用。但与木材相比，聚氨酯仿木材料抗弯强度、抗冲击强度以及耐热性较差，其使用场合受到一定限制。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种以木材加工剩余物制得的纳米纤维素为增强剂，抗弯强度高、抗冲击强度高和耐热性能好的增强型聚氨酯仿木材料及其制造方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的增强型聚氨酯仿木材料，其特点是其组分包括有纳米纤维素、多异氰酸酯、聚醚多元醇、助剂，所述各组分的质量份为：纳米纤维素1～10份、多异氰酸酯105～112份、聚醚多元醇和助剂100份。

进一步地，上述各组分的质量份为：纳米纤维素3～7份、多异氰酸酯107～110份、聚醚多元醇和助剂100份。

进一步地，上述各组分的质量份为：纳米纤维素5份、多异氰酸酯109份、聚醚多元醇和助剂100份。

其中，上述纳米纤维素的粒径为50nm～100nm。

上述纳米纤维素由木材加工剩余物制作而成。

上述多异氰酸酯为多苯基多亚甲基异氰酸酯。

上述助剂的组分包括有催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂，而且催化剂的质量份为0.5~2份、发泡剂的质量份为5.5~7.5份、泡沫稳定剂的质量份为0.5~2份。

本发明所述的增强型聚氨酯仿木材料的制造方法包括如下步骤：

1）、将木材加工剩余物进行蒸煮，去掉其中的半纤维素和部分木素，然后再将其进行漂白去掉多余的木素，使其只保留木材纤维素部分；

2）、称取0.5～1质量份的木材纤维素，使其在溶剂中充分润胀后，变换不同的高能超声波处理条件，分离制得纳米纤维素胶体；

3）、将制得的纳米纤维素胶体置于冷冻-干燥机中进行干燥，得到白色粉末状纳米纤维素；

4）、将纳米纤维素、多异氰酸酯、聚醚多元醇及助剂按配比称取相应的质量，然后加入到搅拌器经高速搅拌5～10秒，形成混合料；

5）、将混合料注入涂有脱模剂的模具中，在25～35℃的温度条件下，恒温0.5～1小时，然后脱模，制得增强型聚氨酯仿木材料。

其中，上述溶剂为蒸馏水。

本发明由于采用了将木材加工剩余物制得的纳米纤维素与多异氰酸酯、聚醚多元醇及助剂按照一定的比例混合后通过“一步成型法”制备工艺合成纳米纤维素增强的聚氨酯仿木材料，这种聚氨酯仿木材料的强度高、耐热性好、模塑能力强、强重比高，是一种新型的工程材料，而且与现有的聚氨酯仿木材料相比，其力学性能、耐热性得到极大增强，并且尺寸稳定、硬度高、耐老化性能好，应用范围得到有效扩大，而且其制造工艺简单、实施方便、综合成本低。

具体实施方式

本发明所述的增强型聚氨酯仿木材料，其组分包括有纳米纤维素、多异氰酸酯、聚醚多元醇、助剂，而且各组分的质量份为：纳米纤维素1～10份、多异氰酸酯105～112份、聚醚多元醇和助剂100份。进一步地，上述各组分的质量份为：纳米纤维素3～7份、多异氰酸酯107～110份、聚醚多元醇和助剂100份。进一步地，上述各组分的质量份为：纳米纤维素5份、多异氰酸酯109份、聚醚多元醇和助剂100份。其中，上述纳米纤维素的粒径为50nm～100nm。上述纳米纤维素由木材加工剩余物制作而成。上述多异氰酸酯为多苯基多亚甲基异氰酸酯。上述助剂的组分包括有催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂，而且催化剂的质量份为0.5~2份、发泡剂的质量份为5.5~7.5份、泡沫稳定剂的质量份为0.5~2份。

本发明所述的增强型聚氨酯仿木材料的制造方法及步骤如下：

1）、将木材加工剩余物进行蒸煮，去掉其中的半纤维素和部分木素，然后再将其进行漂白去掉多余的木素，使其只保留木材纤维素部分；

2）、称取0.5～1质量份的木材纤维素，使其在溶剂中充分润胀后，变换不同的高能超声波处理条件，分离制得纳米纤维素胶体；

3）、将制得的纳米纤维素胶体置于冷冻-干燥机中进行干燥，得到白色粉末状纳米纤维素；

4）、将纳米纤维素、多异氰酸酯、聚醚多元醇及助剂按配比称取相应的质量，然后加入到搅拌器经高速搅拌5～10秒，形成混合料；

5）、将混合料注入涂有脱模剂的模具中，在25～35℃的温度条件下，恒温0.5～1小时，然后脱模，制得增强型聚氨酯仿木材料，该步骤所述的加工工艺叫做“一步成型法”，也就是说本发明所述的增强型聚氨酯仿木材料最后是通过“一步成型法”加工工艺制作而成。

其中，上述溶剂为蒸馏水。

实施例一：

首先将质量份为1份的纳米纤维素、105份的多异氰酸酯、92份的聚醚多元醇、0.5份的催化剂、5.5份的发泡剂、2份的泡沫稳定剂加入到搅拌器经高速搅拌5～10秒，形成混合料，然后将混合料立即注入涂有脱模剂的模具中，在25～35℃的温度条件下，恒温0.5～1小时，然后脱模，制得增强型聚氨酯仿木材料。

所述的纳米纤维素来自木材加工剩余物，经化学预处理以及结合高能超声波的声化学处理新方法制得，使增强型聚氨酯仿木材料的抗拉强度、抗弯强度和冲击强度得到极大提高。

实施例二：

本实施例制备方法同实施例一完全相同，仅各组分的质量份配比有所不同。在制备聚氨酯仿木材料时，首先将各组分的质量份配比调整为：5份纳米纤维素、109份多异氰酸酯、91份聚醚多元醇、1.5份催化剂、6份发泡剂、1.5份泡沫稳定剂。本实施例制备的聚氨酯仿木材料性能在抗拉强度、抗弯强度和冲击强度方面也有所提高。

实施例三：

本实施例制备方法同实施例一完全相同，仅各组分的质量份配比有所不同。在制备聚氨酯仿木材料时，首先将各组分的质量份配比调整为：10份纳米纤维素、112份多异氰酸酯、90份聚醚多元醇、2份催化剂、7.5份发泡剂、0.5份泡沫稳定剂。本实施例制备的聚氨酯仿木材料性能在抗拉强度、抗弯强度和冲击强度方面也有所提高。

本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种增强型聚氨酯仿木材料，其特征在于其组分包括有纳米纤维素、多异氰酸酯、聚醚多元醇、助剂，所述各组分的质量份为：纳米纤维素1～10份、多异氰酸酯105～112份、聚醚多元醇和助剂100份。

2.根据权利要求1所述增强型聚氨酯仿木材料，其特征在于上述各组分的质量份为：纳米纤维素3～7份、多异氰酸酯107～110份、聚醚多元醇和助剂100份。

3.根据权利要求1所述增强型聚氨酯仿木材料，其特征在于上述各组分的质量份为：纳米纤维素5份、多异氰酸酯109份、聚醚多元醇和助剂100份。

4.根据权利要求1所述增强型聚氨酯仿木材料，其特征在于上述纳米纤维素的粒径为50nm～100nm。

5.根据权利要求1所述增强型聚氨酯仿木材料，其特征在于上述纳米纤维素由木材加工剩余物制作而成。

6.根据权利要求1所述增强型聚氨酯仿木材料，其特征在于上述多异氰酸酯为多苯基多亚甲基异氰酸酯。

7.根据权利要求1所述增强型聚氨酯仿木材料，其特征在于上述助剂的组分包括有催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂。

8.根据权利要求7所述增强型聚氨酯仿木材料，其特征在于上述催化剂的质量份为0.5~2份、发泡剂的质量份为5.5~7.5份、泡沫稳定剂的质量份为0.5~2份。

9.一种增强型聚氨酯仿木材料的制造方法，该方法用于制造如前述任一权利要求所述增强型聚氨酯仿木材料，其特征在于包括如下步骤：

1）、将木材加工剩余物进行蒸煮，去掉其中的半纤维素和部分木素，然后再将其进行漂白去掉多余的木素，使其只保留木材纤维素部分；

2）、称取0.5～1质量份的木材纤维素，使其在溶剂中充分润胀后，变换不同的高能超声波处理条件，分离制得纳米纤维素胶体；

3）、将制得的纳米纤维素胶体置于冷冻-干燥机中进行干燥，得到白色粉末状纳米纤维素；

4）、将纳米纤维素、多异氰酸酯、聚醚多元醇及助剂按配比称取相应的质量，然后加入到搅拌器经高速搅拌5～10秒，形成混合料；

5）、将混合料注入涂有脱模剂的模具中，在25～35℃的温度条件下，恒温0.5～1小时，然后脱模，制得增强型聚氨酯仿木材料。

10.根据权利要求9所述增强型聚氨酯仿木材料的制造方法，其特征在于上述溶剂为蒸馏水。