CN104610722A - 一种高韧性聚氨酯发泡塑料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高韧性聚氨酯发泡塑料，其原料按重量份包括：聚醚二胺30-45份，聚氨酯25-35份，三(2-氯乙基)磷酸酯10-16份，微晶石蜡0.5-1.8份，溴化酚醛型环氧树脂1-3份，无机中空微球30-40份，改性碳纤维20-25份，槽法炭黑20-30份，磷酸甲苯二苯酯1-2份，水溶性硅油0.5-1.5份，发泡剂0.5-1份，氯化聚乙烯蜡1-2份，硫代双酚抗氧剂0.5-1.5份；其中发泡剂按重量份包括：1-氯-3，3，3-三氟丙烯20-24份，1，1，1，3-四氟丙烯1-2份和戊烷1-3份。本发明提出的高韧性聚氨酯发泡塑料，韧性、耐热稳定性及力学性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及塑料技术领域，尤其涉及一种高韧性聚氨酯发泡塑料。
背景技术
高韧性聚氨酯发泡塑料是一种较好的原材料，应用于沙发、床垫、鞋材、高档家具等领域，在国民经济中发挥越来越重要的作用。但是高韧性聚氨酯发泡塑料柔韧度较差，在特殊行业达不到要求，碳纤维表面亲水，表面具有较高的活性，韧性好，但是与其他物料的界面相容性较差，一定程度上降低了发泡塑料的力学机械性能，使碳纤维的优良性质不能得到充分发挥，如何制备一种韧性好，力学性能优异的聚氨酯发泡塑料成为目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提出了一种高韧性聚氨酯发泡塑料，韧性、耐热稳定性及力学性能优异。
本发明提出的一种高韧性聚氨酯发泡塑料，其原料按重量份包括：聚醚二胺30-45份，聚氨酯25-35份，三(2-氯乙基)磷酸酯10-16份，微晶石蜡0.5-1.8份，溴化酚醛型环氧树脂1-3份，无机中空微球30-40份，改性碳纤维20-25份，槽法炭黑20-30份，磷酸甲苯二苯酯1-2份，水溶性硅油0.5-1.5份，发泡剂0.5-1份，氯化聚乙烯蜡1-2份，硫代双酚抗氧剂0.5-1.5份；其中发泡剂按重量份包括：1-氯-3，3，3-三氟丙烯20-24份，1，1，1，3-四氟丙烯1-2份和戊烷1-3份；
在改性碳纤维的制备过程中，将碳纤维置于烘箱内烘干，置于耐辐照的金属铝泊内，真空状态下进行γ-射线辐照处理，漂洗干净，室温自然晾干得到预制料，向预制料中加入乙醇溶液超声分散，置于反应器中，水浴搅拌，继续加入钛酸酯偶联剂混合，继续加入硅烷偶联剂混合均匀后微波处理，冷却，过滤，无水乙醇洗涤，蒸馏水洗涤，干燥，粉碎，研磨得到改性碳纤维。
优选地，在改性碳纤维的制备过程中，按重量份称取2-4份碳纤维，碳纤维的长度为2-6mm，置于70-80℃烘箱内烘干，然后置于耐辐照的金属铝泊内，真空状态下进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为70-75kGy，漂洗干净，室温自然晾干得到预制料，向预制料中加入20-24份浓度为90-95％乙醇溶液超声分散20-40min，置于反应器中，95-98℃水浴搅拌30-50min，继续加入0.5-1.5份钛酸酯偶联剂混合20-28min，继续加入1-1.8份硅烷偶联剂混合均匀后微波处理，首先微波功率为400-450W，微波时间为2-7min，增大微波功率至470-520W，微波时间为5-9min，增大微波功率至550-600W，微波时间为1-3min，增大微波功率至650-700W，微波时间为1-2min，冷却，过滤，无水乙醇洗涤2-4次，蒸馏水洗涤2-4次，干燥，粉碎，研磨得到改性碳纤维。
优选地，聚醚二胺与聚氨酯的重量比为40-44：30-33。
优选地，聚醚二胺与改性碳纤维的重量比为40-44：22-24。
优选地，聚醚二胺与发泡剂的重量比为40-44：0.6-0.8。
优选地，其原料按重量份包括：聚醚二胺40-44份，聚氨酯30-33份，三(2-氯乙基)磷酸酯12-14份，微晶石蜡1-1.6份，溴化酚醛型环氧树脂1.5-2份，无机中空微球36-38份，改性碳纤维22-24份，槽法炭黑24-26份，磷酸甲苯二苯酯1.4-1.8份，水溶性硅油0.8-1.2份，发泡剂0.6-0.8份，氯化聚乙烯蜡1.2-1.6份，硫代双酚抗氧剂0.8-1份。
优选地，其原料按重量份包括：聚醚二胺414份，聚氨酯32份，三(2-氯乙基)磷酸酯13份，微晶石蜡1.5份，溴化酚醛型环氧树脂1.8份，无机中空微球37份，改性碳纤维23份，槽法炭黑25份，磷酸甲苯二苯酯1.6份，水溶性硅油1.1份，发泡剂0.75份，氯化聚乙烯蜡1.4份，硫代双酚抗氧剂0.9份。
优选地，在改性碳纤维的制备过程中，按重量份称取3.5份碳纤维，碳纤维的长度为2-6mm，置于78℃烘箱内烘干，然后置于耐辐照的金属铝泊内，真空状态下进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为72kGy，漂洗干净，室温自然晾干得到预制料，向预制料中加入23份浓度为92％乙醇溶液超声分散35min，置于反应器中，97℃水浴搅拌45min，继续加入1.3份钛酸酯偶联剂混合25min，继续加入1.6份硅烷偶联剂混合均匀后微波处理，首先微波功率为420W，微波时间为4min，增大微波功率至500，微波时间为7min，增大微波功率至580W，微波时间为2min，增大微波功率至670W，微波时间为2min，冷却，过滤，无水乙醇洗涤3次，蒸馏水洗涤3次，干燥，粉碎，研磨得到改性碳纤维。
上述高韧性聚氨酯发泡塑料的制备工艺为：将聚醚二胺、聚氨酯、三(2-氯乙基)磷酸酯、微晶石蜡、溴化酚醛型环氧树脂及无机中空微球放入搅拌机中混合均匀，将得到的物料升温至150-165℃，加入磷酸甲苯二苯酯、水溶性硅油、发泡剂、氯化聚乙烯蜡及硫代双酚抗氧剂混合均匀，将得到的物料放入双螺杆挤出机中挤出，挤出温度为130-145℃，在挤出过程中加入改性碳纤维与槽法炭黑，脱水，冷却得到高韧性聚氨酯发泡塑料。
本发明采用聚醚二胺、聚氨酯为主料，并与改性碳纤维配合作用，制品韧性好，热氧稳定性能优异，其中改性碳纤维的制备过程中，碳纤维成本低廉，原材料充沛，质轻，可降解等优点，经过γ-射线辐照预处理后，碳纤维具有较高的韧性，再经过合适的偶联剂改性后，表面能显著降低，与其他物料间交联性和分散性好，在聚醚二胺、聚氨酯及其他物料中掺入改性碳纤维后，可显著改善制品物理韧性、耐热稳定性及力学性能，进一步与三(2-氯乙基)磷酸酯、微晶石蜡及溴化酚醛型环氧树脂相结合，通过合理控制三者在原料中比例可使得塑料的耐高温性能进一步增强；无机中空微球、改性碳纤维及槽法炭黑配合作用，无机中空微球的密度较低，改性碳纤维及槽法炭黑具有较强的补强作用，三者配合作用可使塑料在较高温度仍保持较强的韧性，且产品重量小；本发明重量轻，耐高温性能优异，成本也较低。
具体实施方式
实施例1
本发明提出的一种高韧性聚氨酯发泡塑料，其原料按重量份包括：聚醚二胺30份，聚氨酯35份，三(2-氯乙基)磷酸酯10份，微晶石蜡1.8份，溴化酚醛型环氧树脂1份，无机中空微球40份，改性碳纤维20份，槽法炭黑30份，磷酸甲苯二苯酯1份，水溶性硅油1.5份，发泡剂0.5份，氯化聚乙烯蜡2份，硫代双酚抗氧剂0.5份；其中发泡剂按重量份包括：1-氯-3，3，3-三氟丙烯24份，1，1，1，3-四氟丙烯1份和戊烷3份；
在改性碳纤维的制备过程中，按重量份称取2份碳纤维，碳纤维的长度为2-6mm，置于80℃烘箱内烘干，然后置于耐辐照的金属铝泊内，真空状态下进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为70kGy，漂洗干净，室温自然晾干得到预制料，向预制料中加入24份浓度为90％乙醇溶液超声分散40min，置于反应器中，95℃水浴搅拌50min，继续加入0.5份钛酸酯偶联剂混合28min，继续加入1份硅烷偶联剂混合均匀后微波处理，首先微波功率为450W，微波时间为2min，增大微波功率至520W，微波时间为5min，增大微波功率至600W，微波时间为1min，增大微波功率至700W，微波时间为1min，冷却，过滤，无水乙醇洗涤4次，蒸馏水洗涤2次，干燥，粉碎，研磨得到改性碳纤维。
实施例2
本发明提出的一种高韧性聚氨酯发泡塑料，其原料按重量份包括：聚醚二胺45份，聚氨酯35份，三(2-氯乙基)磷酸酯16份，微晶石蜡0.5份，溴化酚醛型环氧树脂3份，无机中空微球30份，改性碳纤维25份，槽法炭黑20份，磷酸甲苯二苯酯2份，水溶性硅油0.5份，发泡剂-1份，氯化聚乙烯蜡1份，硫代双酚抗氧剂1.5份；其中发泡剂按重量份包括：1-氯-3，3，3-三氟丙烯20份，1，1，1，3-四氟丙烯2份和戊烷1份；
在改性碳纤维的制备过程中，按重量份称取4份碳纤维，碳纤维的长度为2-6mm，置于70℃烘箱内烘干，然后置于耐辐照的金属铝泊内，真空状态下进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为75kGy，漂洗干净，室温自然晾干得到预制料，向预制料中加入20份浓度为95％乙醇溶液超声分散20min，置于反应器中，98℃水浴搅拌30min，继续加入1.5份钛酸酯偶联剂混合20min，继续加入1.8份硅烷偶联剂混合均匀后微波处理，首先微波功率为400W，微波时间为7min，增大微波功率至470W，微波时间为9min，增大微波功率至550W，微波时间为3min，增大微波功率至650W，微波时间为2min，冷却，过滤，无水乙醇洗涤2次，蒸馏水洗涤4次，干燥，粉碎，研磨得到改性碳纤维。
实施例3
本发明提出的一种高韧性聚氨酯发泡塑料，其原料按重量份包括：聚醚二胺414份，聚氨酯32份，三(2-氯乙基)磷酸酯13份，微晶石蜡1.5份，溴化酚醛型环氧树脂1.8份，无机中空微球37份，改性碳纤维23份，槽法炭黑25份，磷酸甲苯二苯酯1.6份，水溶性硅油1.1份，发泡剂0.75份，氯化聚乙烯蜡1.4份，硫代双酚抗氧剂0.9份；其中发泡剂按重量份包括：1-氯-3，3，3-三氟丙烯20-24份，1，1，1，3-四氟丙烯1-2份和戊烷1-3份；
在改性碳纤维的制备过程中，按重量份称取3.5份碳纤维，碳纤维的长度为2-6mm，置于78℃烘箱内烘干，然后置于耐辐照的金属铝泊内，真空状态下进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为72kGy，漂洗干净，室温自然晾干得到预制料，向预制料中加入23份浓度为92％乙醇溶液超声分散35min，置于反应器中，97℃水浴搅拌45min，继续加入1.3份钛酸酯偶联剂混合25min，继续加入1.6份硅烷偶联剂混合均匀后微波处理，首先微波功率为420W，微波时间为4min，增大微波功率至500，微波时间为7min，增大微波功率至580W，微波时间为2min，增大微波功率至670W，微波时间为2min，冷却，过滤，无水乙醇洗涤3次，蒸馏水洗涤3次，干燥，粉碎，研磨得到改性碳纤维。
实施例4
本发明提出的一种高韧性聚氨酯发泡塑料，其原料按重量份包括：聚醚二胺40份，聚氨酯33份，三(2-氯乙基)磷酸酯124份，微晶石蜡1.6份，溴化酚醛型环氧树脂1.5份，无机中空微球38份，改性碳纤维22份，槽法炭黑26份，磷酸甲苯二苯酯1.4份，水溶性硅油1.2份，发泡剂0.6份，氯化聚乙烯蜡1.6份，硫代双酚抗氧剂0.8份；其中发泡剂按重量份包括：1-氯-3，3，3-三氟丙烯24份，1，1，1，3-四氟丙烯1份和戊烷3份；
在改性碳纤维的制备过程中，按重量份称取2.3份碳纤维，碳纤维的长度为2-6mm，置于78℃烘箱内烘干，然后置于耐辐照的金属铝泊内，真空状态下进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为71kGy，漂洗干净，室温自然晾干得到预制料，向预制料中加入23份浓度为91％乙醇溶液超声分散38min，置于反应器中，96℃水浴搅拌48min，继续加入0.8份钛酸酯偶联剂混合26min，继续加入1.2份硅烷偶联剂混合均匀后微波处理，首先微波功率为440W，微波时间为3min，增大微波功率至515W，微波时间为6min，增大微波功率至590W，微波时间为2min，增大微波功率至690W，微波时间为1min，冷却，过滤，无水乙醇洗涤3次，蒸馏水洗涤2次，干燥，粉碎，研磨得到改性碳纤维。
实施例5
本发明提出的一种高韧性聚氨酯发泡塑料，其原料按重量份包括：聚醚二胺44份，聚氨酯30份，三(2-氯乙基)磷酸酯14份，微晶石蜡1份，溴化酚醛型环氧树脂2份，无机中空微球36份，改性碳纤维24份，槽法炭黑24份，磷酸甲苯二苯酯1.8份，水溶性硅油0.8份，发泡剂0.8份，氯化聚乙烯蜡1.2份，硫代双酚抗氧剂1份；其中发泡剂按重量份包括：1-氯-3，3，3-三氟丙烯20份，1，1，1，3-四氟丙烯2份和戊烷1份；
在改性碳纤维的制备过程中，按重量份称取3.8份碳纤维，碳纤维的长度为2-6mm，置于72℃烘箱内烘干，然后置于耐辐照的金属铝泊内，真空状态下进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为74kGy，漂洗干净，室温自然晾干得到预制料，向预制料中加入21份浓度为94％乙醇溶液超声分散23min，置于反应器中，97℃水浴搅拌32min，继续加入1.3份钛酸酯偶联剂混合22min，继续加入1.7份硅烷偶联剂混合均匀后微波处理，首先微波功率为410W，微波时间为6min，增大微波功率至480W，微波时间为8min，增大微波功率至560W，微波时间为2min，增大微波功率至660W，微波时间为2min，冷却，过滤，无水乙醇洗涤2次，蒸馏水洗涤3次，干燥，粉碎，研磨得到改性碳纤维。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高韧性聚氨酯发泡塑料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚醚二胺30-45份，聚氨酯25-35份，三(2-氯乙基)磷酸酯10-16份，微晶石蜡0.5-1.8份，溴化酚醛型环氧树脂1-3份，无机中空微球30-40份，改性碳纤维20-25份，槽法炭黑20-30份，磷酸甲苯二苯酯1-2份，水溶性硅油0.5-1.5份，发泡剂0.5-1份，氯化聚乙烯蜡1-2份，硫代双酚抗氧剂0.5-1.5份；其中发泡剂按重量份包括：1-氯-3，3，3-三氟丙烯20-24份，1，1，1，3-四氟丙烯1-2份和戊烷1-3份；
在改性碳纤维的制备过程中，将碳纤维置于烘箱内烘干，置于耐辐照的金属铝泊内，真空状态下进行γ-射线辐照处理，漂洗干净，室温自然晾干得到预制料，向预制料中加入乙醇溶液超声分散，置于反应器中，水浴搅拌，继续加入钛酸酯偶联剂混合，继续加入硅烷偶联剂混合均匀后微波处理，冷却，过滤，无水乙醇洗涤，蒸馏水洗涤，干燥，粉碎，研磨得到改性碳纤维。
2.根据权利要求1所述的高韧性聚氨酯发泡塑料，其特征在于，在改性碳纤维的制备过程中，按重量份称取2-4份碳纤维，碳纤维的长度为2-6mm，置于70-80℃烘箱内烘干，然后置于耐辐照的金属铝泊内，真空状态下进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为70-75kGy，漂洗干净，室温自然晾干得到预制料，向预制料中加入20-24份浓度为90-95％乙醇溶液超声分散20-40min，置于反应器中，95-98℃水浴搅拌30-50min，继续加入0.5-1.5份钛酸酯偶联剂混合20-28min，继续加入1-1.8份硅烷偶联剂混合均匀后微波处理，首先微波功率为400-450W，微波时间为2-7min，增大微波功率至470-520W，微波时间为5-9min，增大微波功率至550-600W，微波时间为1-3min，增大微波功率至650-700W，微波时间为1-2min，冷却，过滤，无水乙醇洗涤2-4次，蒸馏水洗涤2-4次，干燥，粉碎，研磨得到改性碳纤维。
3.根据权利要求1或2所述的高韧性聚氨酯发泡塑料，其特征在于，聚醚二胺与聚氨酯的重量比为40-44：30-33。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高韧性聚氨酯发泡塑料，其特征在于，聚醚二胺与改性碳纤维的重量比为40-44：22-24。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高韧性聚氨酯发泡塑料，其特征在于，聚醚二胺与发泡剂的重量比为40-44：0.6-0.8。
6.根据权利要求1-5任一项所述的高韧性聚氨酯发泡塑料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚醚二胺40-44份，聚氨酯30-33份，三(2-氯乙基)磷酸酯12-14份，微晶石蜡1-1.6份，溴化酚醛型环氧树脂1.5-2份，无机中空微球36-38份，改性碳纤维22-24份，槽法炭黑24-26份，磷酸甲苯二苯酯1.4-1.8份，水溶性硅油0.8-1.2份，发泡剂0.6-0.8份，氯化聚乙烯蜡1.2-1.6份，硫代双酚抗氧剂0.8-1份。
7.根据权利要求1-6任一项所述的高韧性聚氨酯发泡塑料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚醚二胺414份，聚氨酯32份，三(2-氯乙基)磷酸酯13份，微晶石蜡1.5份，溴化酚醛型环氧树脂1.8份，无机中空微球37份，改性碳纤维23份，槽法炭黑25份，磷酸甲苯二苯酯1.6份，水溶性硅油1.1份，发泡剂0.75份，氯化聚乙烯蜡1.4份，硫代双酚抗氧剂0.9份。
8.根据权利要求1-7任一项所述的高韧性聚氨酯发泡塑料，其特征在于，在改性碳纤维的制备过程中，按重量份称取3.5份碳纤维，碳纤维的长度为2-6mm，置于78℃烘箱内烘干，然后置于耐辐照的金属铝泊内，真空状态下进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为72kGy，漂洗干净，室温自然晾干得到预制料，向预制料中加入23份浓度为92％乙醇溶液超声分散35min，置于反应器中，97℃水浴搅拌45min，继续加入1.3份钛酸酯偶联剂混合25min，继续加入1.6份硅烷偶联剂混合均匀后微波处理，首先微波功率为420W，微波时间为4min，增大微波功率至500，微波时间为7min，增大微波功率至580W，微波时间为2min，增大微波功率至670W，微波时间为2min，冷却，过滤，无水乙醇洗涤3次，蒸馏水洗涤3次，干燥，粉碎，研磨得到改性碳纤维。
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