CN103509201B - 一种填充结构的复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种填充结构的复合材料，该复合材料以聚氨酯泡沫材料为包覆层，以三聚氰胺泡沫材料块为核心，由三聚氰胺泡沫材料块填充在聚氨酯泡沫材料内构成，所述的三聚氰胺泡沫材料块与聚氨酯泡沫材料之间通过胶粘剂粘结。与现有技术相比，本发明填充结构的复合材料整体密度降低达到航空领域使用要求(轻质、阻燃等要求)同时保留聚氨酯泡沫材料的柔韧性，给乘客带来舒适感觉。
Description
技术领域
本发明涉及一种由三聚氰胺泡沫和聚氨酯泡沫构成的填充结构复合材料。确切地说，本发明中介绍的填充结构复合材料能制成很轻的结构且不破坏其他性能，如机械强度、密度和耐火性能。本发明适用于航空领域，也适用于任何其他相关领域。
背景技术
多年来，航空领域一直致力于开发填充结构座椅满足航空领域使用要求和技术要求。尤其是，填充结构能满足座椅舒适要求又尽可能减轻质量。确切地讲，就是发明符合航空要求的聚氨酯泡沫成型坐垫。聚氨酯泡沫最好还具有以下性能：耐火性、通过油燃试验且密度小于60kg/m3。
近年来市场上也出现一些垫子，它们都是由聚氨酯泡沫材料，添加石墨使得复合材料具有耐燃烧性能。这种例子在欧洲专利EP 0414868和EP 0450403中有详细描述，都命名为Metzeler Schaum GmbH。两篇专利中都描述了这种可制备可塑性、弹性和耐火性的聚氨酯泡沫，其中多元醇和聚异氰酸酯和石墨混合在一起。如上述专利中阐述的，介绍了一种特殊的石墨，使制得的聚氨酯泡沫材料具有优良的物理机械性能和能够通过燃油炉测试。然而，这种聚氨酯泡沫材料也有缺点。典型的缺点是采取上述混合物制取的泡沫材料添加石墨量很多才能通过燃油炉测试，制得的泡沫片密度至少有70kg/m3。对于航空衬垫来讲这个密度实在是太高了，所以严重制约着这种衬垫的商业用途。
考虑航空领域的发展，急需解决上述缺点。也就是说，需要发明一种填充构筑物，能满足燃油炉测试要求，同时还很具有舒适性，与先前使用聚氨酯泡沫制成的复合材料相比具有更低的密度。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种整体密度降低达到航空领域使用要求(轻质、阻燃等要求)同时保留聚氨酯泡沫材料的柔韧性，给乘客带来舒适感觉的填充结构的复合材料。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种填充结构的复合材料，其特征在于，该复合材料以聚氨酯泡沫材料为包覆层，以三聚氰胺泡沫材料块为核心，由三聚氰胺泡沫材料块填充在聚氨酯泡沫材料内构成，所述的三聚氰胺泡沫材料块与聚氨酯泡沫材料之间通过胶粘剂粘结。所述的聚氨酯泡沫材料是通过一种混合物合成而得的，此混合物包含一种密度非常低的组分如空心玻璃微珠，轻质组分能够将液体混合物体积充起来，使得混合物的密度在发泡之前就小于150kg/m3，而三聚氰胺泡沫材料是可以使用市售的三聚氰胺泡沫材料。
所述的聚氨酯泡沫材料由包含以下重量份的组分制成：
多元醇 100份；
多异氰酸酯 50-70份；
石墨 15-30份；
空心玻璃微珠 4-10份；
三乙烯二胺 1.5-3份；
硅油 2份；
水 1份；
其它组分 0-10份。
所述的多元醇选自聚酯型多元醇或聚醚型多元醇中的一种或两种；所述的多异氰酸酯选自4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯或2，6-甲苯二异氰酸酯。
所述的多元醇选自聚乙二醇、聚氧化丙烯二醇或聚四亚甲基醚二醇。
所述的石墨的重量份数优选18-25份，石墨是可膨胀性的石墨。
所述的空心玻璃微珠的份数优选6-8份。
所述的其它组分包含磷酸三乙酯或1、4-丁二醇中的一种或两种；以100重量份多元醇计，磷酸三乙酯的添加量为0-5份，1、4-丁二醇的添加量为0-5份。
优选地，以100重量份多元醇计，磷酸三乙酯的添加量为2-4份，1、4-丁二醇的添加量为2-4份。
所述的聚氨酯泡沫材料由以下方法制得：将多元醇100份、石墨15-30份、空心玻璃微珠4-10份、三乙烯二胺1.5-3份、硅油2份、水1份、其它组分0-10份高速混合均匀，调节料温为40～60℃，将多异氰酸酯50-70份预热到40-60℃，并将多异氰酸酯加入上述混合物中，搅拌0.5-1min，再将搅拌均匀的混合物倒入模具中，保温100～120℃固化3～4小时，冷却后脱模即得聚氨酯泡沫材料。
所述的聚氨酯泡沫材料还可以由以下方法制得：将多元醇100份、石墨15-30份、三乙烯二胺1.5-3份、硅油2份、水1份、其它组分0-10份混合均匀为预混物A，调节温度为40-60℃，将多异氰酸酯50-70份、空心玻璃微珠4-10份混合均匀为预混物B，预热到40～60℃，并将预混物B加入到预混物A中，搅拌0.5-1min，再将搅拌均匀的混合物倒入模具中，保温100～120℃固化3～4小时，冷却后脱模即得聚氨酯泡沫材料。
所述的胶粘剂为水性结构粘接剂。
本发明中方法制得填充结构复合材料具有以下特性：
密度(GB/T 6343)：≤50kg/m3；
阻燃性(DIN 4102)：B2级；
压缩强度(GB/T 8813)：平向≥150KPa 垂向≥150Kpa。
与现有技术相比，本发明中制得的复合材料有以下优点：密度小；具有优良的阻燃性；柔韧性好。这就使得该复合材料满足了航空领域对材料质轻、阻燃的要求，又同时可以给乘客带来舒适的感觉。
附图说明
图1为本发明产品的结构示意图。
其中1为聚氨酯泡沫材料层、2为三聚氰胺泡沫材料、3为胶粘剂。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例中所用的三聚氰胺泡沫材料购自川化股份有限公司。
实施例1：
采取如下配方合成聚氨酯泡沫材料：
将聚乙二醇PEG300、石墨、三乙烯二胺、硅油、水混合均匀为预混物A，调节温度为45℃。并将4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯、空心玻璃微珠混合均匀为预混物B，预热到55℃，并将预混物B加入到预混物A中，搅拌1min。再将搅拌均匀的混合物倒入模具中，保温120℃固化3小时，冷却后脱模即制取聚氨酯泡沫材料。所得复合材料的性能测试结果见表1。
根据实际使用需要(如制作航空座椅)，切取一定体积的三聚氰胺泡沫材料块和3cm厚聚氨酯泡沫材料片，使用502胶水粘结固化1h。所得产品如附图1所示。1为聚氨酯泡沫材料层，2为三聚氰胺泡沫材料，3为胶粘剂。
实施例2：
采取如下配方合成聚氨酯泡沫材料：
将聚氧化丙烯二醇PPG1000、石墨、空心玻璃微珠、三乙烯二胺、硅油、水、磷酸三乙酯高速混合均匀，调节料温为50℃。并将多异氰酸酯预热到50℃，并将多异氰酸酯加入上述混合物中，搅拌0.5min。再将搅拌均匀的混合物倒入模具中，保温110℃固化3.5小时，冷却后脱模，即得到聚氨酯泡沫材料。所得复合材料的性能测试结果见表1。
根据实际使用需要(如制作航空座椅)，切取一定体积的三聚氰胺泡沫材料块和5cm厚聚氨酯泡沫材料片，使用101胶水粘结固化2h。
实施例3：
采取如下配方合成聚氨酯泡沫材料：
将聚四亚甲基醚二醇PTMG2000、石墨、三乙烯二胺、硅油、水、1、4-丁二醇混合均匀为预混物A，调节温度为40℃。并将2，6-甲苯二异氰酸酯、空心玻璃微珠混合均匀为预混物B，预热到40℃，并将预混物B加入到A中，搅拌1min。再将搅拌均匀的混合物倒入模具中，保温100℃固化3小时，冷却后脱模即制取聚氨酯泡沫材料。所得复合材料的性能测试结果见表1。
根据实际使用需要(如制作航空座椅)，切取一定体积的三聚氰胺泡沫材料块和5cm厚聚氨酯泡沫材料片，使用GPS-4(有机硅胶)胶水粘结固化7h。
实施例4：
采取如下配方合成聚氨酯泡沫材料：
将聚四亚甲基醚二醇PTMG1000、石墨、三乙烯二胺、硅油、水混合均匀为预混物A，调节温度为60℃。并将4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯、空心玻璃微珠混合均匀为预混物B，预热到60℃，并将预混物B加入到A中，搅拌0.5min。再将搅拌均匀的混合物倒入模具中，保温110℃固化3.5小时，冷却后脱模即制取聚氨酯泡沫材料。所得复合材料的性能测试结果见表1。
根据实际使用需要(如制作航空座椅)，切取一定体积的三聚氰胺泡沫材料块和4cm厚聚氨酯泡沫材料片，使用HY432水性粘合剂固化10min。
实施例5：
采取如下配方合成聚氨酯泡沫材料：
将聚乙二醇PEG300、石墨、空心玻璃微珠、三乙烯二胺、硅油、水、1、4-丁二醇、磷酸三乙酯高速混合均匀得到混合物，调节料温为40℃，并将4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯预热到40℃，并加入到上述混合物中，搅拌1min。再将搅拌均匀的混合物倒入模具中，保温100℃固化4小时，冷却后脱模即制取聚氨酯泡沫材料。所得复合材料的性能测试结果见表1。
根据实际使用需要(如制作航空座椅)，切取一定体积的三聚氰胺泡沫材料块和3cm厚聚氨酯泡沫材料片，使用502胶水粘结固化1h。
实施例6：
采取如下配方合成聚氨酯泡沫材料：
将聚氧化丙烯二醇PPG2000、石墨、空心玻璃微珠、三乙烯二胺、硅油、水、1、4-丁二醇、磷酸三乙酯高速混合均匀得到混合物，调节料温为55℃，并将2，4-甲苯二异氰酸酯预热到40℃，并加入到上述混合物中，搅拌1min。再将搅拌均匀的混合物倒入模具中，保温100℃固化3.5小时，冷却后脱模即制取聚氨酯泡沫材料。所得复合材料的性能测试结果见表1。
根据实际使用需要(如制作航空座椅)，切取一定体积的三聚氰胺泡沫材料块和3cm厚聚氨酯泡沫材料片，使用GPS-4(有机硅胶)胶水粘结固化1h。
实施例7：
采取如下配方合成聚氨酯泡沫材料：
将聚乙二醇PEG600、石墨、空心玻璃微珠、三乙烯二胺、硅油、水、1、4-丁二醇、磷酸三乙酯高速混合均匀得到混合物，调节料温为50℃，并将2，4-甲苯二异氰酸酯预热到40℃，并加入到上述混合物中，搅拌1min。再将搅拌均匀的混合物倒入模具中，保温100℃固化3.5小时，冷却后脱模即制取聚氨酯泡沫材料。所得复合材料的性能测试结果见表1。
根据实际使用需要(如制作航空座椅)，切取一定体积的三聚氰胺泡沫材料块和3cm厚聚氨酯泡沫材料片，使用GPS-4(有机硅胶)胶水粘结固化1h。
表1
综合上述实施例可以发现本发明利用水性胶粘剂将三聚氰胺泡沫材料和聚氨酯泡沫材料粘结制取的一种复合材料，既保留了三聚氰胺泡沫材料密度低和阻燃性好的特点，又保留聚氨酯泡沫材料的柔韧性。所得复合材料的密度达到了航空领域轻质、阻燃的使用要求，其良好的柔韧性又可以给乘客带来舒适感觉。
Claims (9)
1.一种填充结构的复合材料，其特征在于，该复合材料以聚氨酯泡沫材料为包覆层，以三聚氰胺泡沫材料块为核心，由三聚氰胺泡沫材料块填充在聚氨酯泡沫材料内构成，所述的三聚氰胺泡沫材料块与聚氨酯泡沫材料之间通过胶粘剂粘结；
所述的聚氨酯泡沫材料由包含以下重量份的组分制成：
所述复合材料具有以下特性：
密度(GB/T 6343)：≤50kg/m3；
阻燃性(DIN 4102)：B2级；
压缩强度(GB/T 8813)：平向≥150KPa垂向≥150Kpa。
2.根据权利要求1所述的一种填充结构的复合材料，其特征在于，所述的多元醇选自聚酯型多元醇或聚醚型多元醇中的一种或两种；所述的多异氰酸酯选自4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯、2，4－甲苯二异氰酸酯或2，6－甲苯二异氰酸酯。
3.根据权利要求2所述的一种填充结构的复合材料，其特征在于，所述的多元醇选自聚乙二醇、聚氧化丙烯二醇或聚四亚甲基醚二醇。
4.根据权利要求1所述的一种填充结构的复合材料，其特征在于，所述的石墨的重量份数优选18-25份，石墨是可膨胀性的石墨；所述的空心玻璃微珠的份数优选6-8份。
5.根据权利要求1所述的一种填充结构的复合材料，其特征在于，所述的其它组分选自磷酸三乙酯或1、4—丁二醇中的一种或两种；以100重量份多元醇计，磷酸三乙酯的添加量为0-5份，1、4—丁二醇的添加量为0-5份。
6.根据权利要求5所述的一种填充结构的复合材料，其特征在于，以100重量份多元醇计，磷酸三乙酯的添加量为2-4份，1、4—丁二醇的添加量为2-4份。
7.根据权利要求1所述的一种填充结构的复合材料，其特征在于，所述的聚氨酯泡沫材料由以下方法制得：将多元醇100份、石墨15-30份、空心玻璃微珠4-10份、三乙烯二胺1.5-3份、硅油2份、水1份、其它组分0-10份高速混合均匀，调节料温为40～60℃，将多异氰酸酯50-70份预热到40-60℃，并将多异氰酸酯加入上述混合物中，搅拌0.5-1min，再将搅拌均匀的混合物倒入模具中，保温100～120℃固化3～4小时，冷却后脱模即得聚氨酯泡沫材料。
8.根据权利要求1所述的一种填充结构的复合材料，其特征在于，所述的聚氨酯泡沫材料还可以由以下方法制得：将多元醇100份、石墨15-30份、三乙烯二胺1.5-3份、硅油2份、水1份、其它组分0-10份混合均匀为预混物A，调节温度为40-60℃，将多异氰酸酯50-70份、空心玻璃微珠4-10份混合均匀为预混物B，预热到40～60℃，并将预混物B加入到预混物A中，搅拌0.5-1min，再将搅拌均匀的混合物倒入模具中，保温100～120℃固化3～4小时，冷却后脱模即得聚氨酯泡沫材料。
9.根据权利要求1所述的一种填充结构的复合材料，其特征在于，所述的胶粘剂为水性结构粘接剂。
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| CN1212971A (zh) * | 1997-07-04 | 1999-04-07 | 巴斯福股份公司 | 生产具有低导热性的硬质聚氨酯泡沫 |
| CN1638989A (zh) * | 2002-02-25 | 2005-07-13 | J.S.O.公司 | 由三聚氰胺制成的柔性泡沫填料及其应用 |
| CN101003611A (zh) * | 2007-01-16 | 2007-07-25 | 北京理工大学 | 一种用于防火封堵的双组分发泡体系及其制品 |
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