CN107151439A - 一种具有吸波性的泡沫塑料复合材料及其制作方法 - Google Patents

一种具有吸波性的泡沫塑料复合材料及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有吸波性的泡沫塑料复合材料，包括聚醚多元醇、多异氰酸酯、泡沫稳定剂、植物粉末、交联剂和催化剂、石墨和蒙脱土、余量为水。本发明还涉及上述具有吸波性的泡沫塑料复合材料的制作方法，在本发明所述的泡沫塑料复合材料中，加入石墨、植物粉末和蒙脱土等，能够较大的改善吸波性、粘合度、不易断裂，热塑性强，抗冲击强度好、环保。

Description

一种具有吸波性的泡沫塑料复合材料及其制作方法
技术领域
本发明属于复合塑料技术领域，涉及一种具有吸波性的泡沫塑料复合材料及其制作方法。
背景技术
近年来，由于电磁波环境的日益恶化，为进行电子仿真等试验，迫切需要建造不受电磁波干扰的无回波暗室，在无回波暗室内进行电磁性能测量不仅能排除其它电磁波的干扰，而且能避免气候这一不利因素的影响，使测量工作在接近理想的电磁环境下进行，保证了测量结果的准确性和可靠性。另外，在无回波暗室内测量还能防止未经许可的观察和卫星侦察，有利于测试工作的保密，对无回波暗室的需求促进了电磁波吸收材料的开发和生产，现有的吸波材料大多是以聚氨酯泡沫塑料为基体，混入吸波剂而制成的。现在的软质聚氨酯泡沫塑料基吸波材料在使用过程中还存在易变形和易掉粉，只有硬质的才较为稳定，而且所使用的发泡剂一般为一氟三氯甲烷、一氟二氯乙烷等，由于氟氯烃会破坏地球臭氧层，所以不宜使用的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中复合材料的软度差、易变形、不环保等的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有吸波性的泡沫塑料复合材料，原料包括如下重量份的组分：聚醚多元醇25-35份；多异氰酸酯 30-40份；泡沫稳定剂1.5份；植物粉末填充剂10-15份；交联剂和催化剂0.8-1份，所述交联剂和催化剂的质量比为1：1；石墨和蒙脱土5-7份，所述石墨和蒙脱土的质量比为1：2；余量为水。
作为本发明的一个优选的实施例，所述泡沫稳定剂为聚硅氧烷类共聚物，所述催化剂为叔胺催化剂。
作为本发明的一个优选的实施例，所述聚硅氧烷类共聚物为戊烷。
作为本发明的一个优选的实施例，所述植物粉末填充剂包括麦秸粉和麦秸灰粉，且所述麦秸粉和麦秸灰粉的质量比为1：2。
作为本发明的一个优选的实施例，所述交联剂为DMP-30。
作为本发明的一个优选的实施例，所述聚醚多元醇为30份；多异氰酸酯为 35份；泡沫稳定剂为1.5份；植物粉末填充剂为13份；交联剂和催化剂共为0.9份；石墨6份；余量为水。
本发明的又一方面，提供了上述具有吸波性的泡沫塑料复合材料的制备方法：将聚醚多元醇和多异氰酸酯放入50-60℃真空干燥箱中真空干燥12h，除去水分，将麦秸颗粒放入干燥箱中在80-90℃的条件下干燥，利用含水率测试仪测定所述麦秸颗粒的含水率为7-10％时，停止干燥，取出所述麦秸颗粒放入粉碎机中，粉碎至粒径为50-60目，制得麦秸粉，将麦秸秆焚烧成灰后，制得麦秸灰粉；
将聚醚多元醇、蒙脱土、麦秸粉和麦秸灰粉倒入搅拌机中，并搅拌均匀，然后加入水，置于55-60℃的超声波中振荡2-2.5h，制得第一混合物；
将所述第一混合物放入搅拌机中，然后加入催化剂和泡沫稳定剂，然后搅拌2h，待料温冷却至室温时，再加入石墨，继续搅拌均匀，制得第二混合物；
在所述第二混合物中加入多异氰酸酯，并搅拌，当看到泡体发白时，立即倒入发泡箱中进行发泡，待泡体涨定成型后，取出泡体，并放入烘箱中进行熟化，制得具有吸波性的泡沫塑料复合材料。
作为本发明的一个优选的实施例，所述发泡箱在使用前已预热至50℃。
作为本发明的一个优选的实施例，所述烘箱的温度为90℃。
本发明的有益效果是：
采用植物粉末和水作为一种混合的发泡剂，避免了大气污染，具有环保、省料、防腐的好处；
采用石墨与植物粉末作为吸波剂具有吸波良好的效果；
采用植物粉末作为填充剂，并将又利用麦秸粉和椰壳粉混合，形成大小颗粒相互补充填实的状态，增强了耐磨性和粘合度材料，具有弹性，易恢复原状的特性；
采用蒙脱土增加了热稳定性，形成了热塑性强、耐磨、防腐、阻燃、而且混合材质的表面在温度多次骤变时不易发生氧化现象。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的范围并不限于这些实施例。
实施例中所采用的测试标准、测试条件及测试仪器如下：
硬度：根据ASTMD2240，在室温下用LS-A橡胶邵氏A硬度计测量；
熔融指数：根据ASTM D1238，使用熔体流动速率仪测量，测试温度200℃，测试载荷5kg；
断裂伸长率/拉伸强度：根据ASTM D412，在室温下使用电子拉力机测量，其中拉伸速率为500mm/min；
热老化测试：使用恒温老化箱，设置温度为70℃，测试时间为168小时，性能测试在室温放置24小时后测量；
弯曲性能：参照ASTM-D790-03弯曲标准测试，测试仪器为RGT-20A电子万能力学试验机，试样尺寸为80mm*13mm*4mm，每组试样为7个，跨距64mm，运行速度设置为1.9mm/min，测得复合材料的弯曲强度和弯曲模量；
冲击性能：参照GB/T1043-2008标准测试，测试仪器为XJ-50G组合式冲击实验机，简支梁摆锤冲击试验，无缺口冲击强度测试，为每组试样为7个，试样尺寸为80mm*13mm*4mm，冲击速度为2.9m/s，摆锤能量为2J。
实施例1-3及对比例1-4
按照下表1所列的实施例1-3和对比例1-2的配方(表中的“份”均指重量分数，下同)将聚醚多元醇和多异氰酸酯放入50℃真空干燥箱中真空干燥12h，除去水分，将麦秸颗粒放入干燥箱中在80℃的条件下干燥，利用含水率测试仪测定所述麦秸颗粒的含水率为7％时，停止干燥，取出所述麦秸颗粒放入粉碎机中，粉碎至粒径为50目，制得麦秸粉，将麦秸秆焚烧成灰后，制得麦秸灰粉；
将聚醚多元醇、蒙脱土、麦秸粉和麦秸灰粉倒入搅拌机中，并搅拌均匀，然后加入水，置于55℃的超声波中振荡2h，制得第一混合物；
将所述第一混合物放入搅拌机中，然后加入催化剂和泡沫稳定剂，然后搅拌2h，待料温冷却至室温时，再加入石墨，继续搅拌均匀，制得第二混合物；
在所述第二混合物中加入多异氰酸酯，并搅拌，当看到泡体发白时，立即倒入发泡箱中进行发泡，待泡体涨定成型后，取出泡体，并放入烘箱中进行熟化，制得具有吸波性的泡沫塑料复合材料。
表1：
从表1的实施例和对比例的结果可以看出，麦秸粉、麦秸灰粉、石墨和蒙脱土的分别加入，对硬度影响不大，对熔融指数、断裂伸长、拉伸强度、吸波损耗、热老化、弯曲、按压回弹效果、冲击强度、粘合度等，均影响很大。
实施例4-6
按照下表所列的实施例4-6的配方(表中的“份”均指重量分数，下同)将聚醚多元醇和多异氰酸酯放入60℃真空干燥箱中真空干燥12h，除去水分，将麦秸颗粒放入干燥箱中在90℃的条件下干燥，利用含水率测试仪测定所述麦秸颗粒的含水率为10％时，停止干燥，取出所述麦秸颗粒放入粉碎机中，粉碎至粒径为60目，制得麦秸粉，将麦秸秆焚烧成灰后，制得麦秸灰粉；
将聚醚多元醇、蒙脱土、麦秸粉和麦秸灰粉倒入搅拌机中，并搅拌均匀，然后加入水，置于60℃的超声波中振荡2.5h，制得第一混合物；
将所述第一混合物放入搅拌机中，然后加入催化剂和泡沫稳定剂，然后搅拌2h，待料温冷却至室温时，再加入石墨，继续搅拌均匀，制得第二混合物；
在所述第二混合物中加入多异氰酸酯，并搅拌，当看到泡体发白时，立即倒入发泡箱中进行发泡，待泡体涨定成型后，取出泡体，并放入烘箱中进行熟化，制得具有吸波性的泡沫塑料复合材料。
表2：
从表2的实施例的结果可以看出，上述实验条件与表1实验条件差别不大。
对比例5
按照下表所列的对比例5的配方(表中的“份”均指重量分数，下同)将聚醚多元醇和多异氰酸酯放入40℃真空干燥箱中真空干燥11h，除去水分，将麦秸颗粒放入干燥箱中在75℃的条件下干燥，利用含水率测试仪测定所述麦秸颗粒的含水率为6％时，停止干燥，取出所述麦秸颗粒放入粉碎机中，粉碎至粒径为45目，制得麦秸粉，将麦秸秆焚烧成灰后，制得麦秸灰粉；
将聚醚多元醇、蒙脱土、麦秸粉和麦秸灰粉倒入搅拌机中，并搅拌均匀，然后加入水，置于52℃的超声波中振荡1.5h，制得第一混合物；
将所述第一混合物放入搅拌机中，然后加入催化剂和泡沫稳定剂，然后搅拌1.5h，待料温冷却至室温时，再加入石墨，继续搅拌均匀，制得第二混合物；
在所述第二混合物中加入多异氰酸酯，并搅拌，当看到泡体发白时，立即倒入发泡箱中进行发泡，待泡体涨定成型后，取出泡体，并放入烘箱中进行熟化，制得具有吸波性的泡沫塑料复合材料。
表3：
对比例6
按照下表所列的对比例6的配方(表中的“份”均指重量分数，下同)将聚醚多元醇和多异氰酸酯放入62℃真空干燥箱中真空干燥13h，除去水分，将麦秸颗粒放入干燥箱中在92℃的条件下干燥，利用含水率测试仪测定所述麦秸颗粒的含水率为12％时，停止干燥，取出所述麦秸颗粒放入粉碎机中，粉碎至粒径为65目，制得麦秸粉，将麦秸秆焚烧成灰后，制得麦秸灰粉；
将聚醚多元醇、蒙脱土、麦秸粉和麦秸灰粉倒入搅拌机中，并搅拌均匀，然后加入水，置于65℃的超声波中振荡3h，制得第一混合物；
将所述第一混合物放入搅拌机中，然后加入催化剂和泡沫稳定剂，然后搅拌2.5h，待料温冷却至室温时，再加入石墨，继续搅拌均匀，制得第二混合物；
在所述第二混合物中加入多异氰酸酯，并搅拌，当看到泡体发白时，立即倒入发泡箱中进行发泡，待泡体涨定成型后，取出泡体，并放入烘箱中进行熟化，制得具有吸波性的泡沫塑料复合材料。
表4：
原料/性能(名称) 对比例6(份)
聚醚多元醇 25
多异氰酸酯 40
泡沫稳定剂 1.5
麦秸粉 3.33
麦秸灰粉 6.67
交联剂 0.4
催化剂 0.4
石墨 1.67
蒙脱土 3.33
水 17.7
硬度(ShoreA) 45
熔融指数200℃，5kg 18
断裂伸长率(％) 420
拉伸强度(MPa) 23
入射波频率为10GHz时的吸波损耗/dB 20
热老化测试 差
弯曲强度/MPa 36
冲击强度/(kJ*m‐2) 20
粘合度 弱
按压回弹效果 差
从表3和表4的对比例结合表1和表2的结果可以看出，实验时间、温度、颗料大小、含水率等条件对硬度、熔融指数、断裂伸长、拉伸强度、吸波损耗、热老化、弯曲、按压回弹效果、冲击强度、粘合度等，影响很大。
综上所述，在本发明所述的泡沫塑料复合材料中，加入石墨、植物粉末和蒙脱土等，能够较大的改善吸波性、粘合度、不易断裂，热塑性强，抗冲击强度好、环保。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种具有吸波性的泡沫塑料复合材料，其特征在于，原料包括如下重量份的组分：
聚醚多元醇25-35份；
多异氰酸酯30-40份；
泡沫稳定剂1.5份；
植物粉末10-15份；
交联剂和催化剂0.8-1份，所述交联剂和催化剂的质量比为1：1；
石墨和蒙脱土5-7份，所述石墨和蒙脱土的质量比为1：2；
余量为水。
2.根据权利要求1所述的具有吸波性的泡沫塑料复合材料，其特征在于，所述泡沫稳定剂为聚硅氧烷类共聚物，所述催化剂为叔胺催化剂。
3.根据权利要求2所述的具有吸波性的泡沫塑料复合材料，其特征在于，所述聚硅氧烷类共聚物为戊烷。
4.根据权利要求1所述的具有吸波性的泡沫塑料复合材料，其特征在于，所述植物粉末包括麦秸粉和麦秸灰粉，且所述麦秸粉和麦秸灰粉的质量比为1：2。
5.根据权利要求1所述的具有吸波性的泡沫塑料复合材料，其特征在于，所述交联剂为DMP-30。
6.根据权利要求1所述的具有吸波性的泡沫塑料复合材料，其特征在于，所述聚醚多元醇为30份；多异氰酸酯为35份；泡沫稳定剂为1.5份；植物粉末为13份；交联剂和催化剂共为0.9份；石墨6份；余量为水。
7.一种具有吸波性的泡沫塑料复合材料的制作方法，其特征在于，包括步骤：
将聚醚多元醇和多异氰酸酯放入50-60℃真空干燥箱中真空干燥12h，除去水分，将麦秸颗粒放入干燥箱中在80-90℃的条件下干燥，利用含水率测试仪测定所述麦秸颗粒的含水率为7-10％时，停止干燥，取出所述麦秸颗粒放入粉碎机中，粉碎至粒径为50-60目，制得麦秸粉，将麦秸秆焚烧成灰后，制得麦秸灰粉；
将聚醚多元醇、蒙脱土、麦秸粉和麦秸灰粉倒入搅拌机中，并搅拌均匀，然后加入水，置于55-60℃的超声波中振荡2-2.5h，制得第一混合物；
将所述第一混合物放入搅拌机中，然后加入催化剂和泡沫稳定剂，然后搅拌2h，待料温冷却至室温时，再加入石墨，继续搅拌均匀，制得第二混合物；
在所述第二混合物中加入多异氰酸酯，并搅拌，当看到泡体发白时，立即倒入发泡箱中进行发泡，待泡体涨定成型后，取出泡体，并放入烘箱中进行熟化，制得具有吸波性的泡沫塑料复合材料。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述发泡箱在使用前已预热至50℃。
9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述烘箱的温度为90℃。
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