CN109054354A - 一种仿真树树皮材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种仿真树树皮材料的制备方法，属于材料技术领域。本发明添加阻燃剂、气相白炭黑、有机硅组成的物理化学阻燃剂，改善聚氨酯的耐高温性能，解决其林区易燃的问题，同时由于气相白炭黑和有机硅独特的三维空间结构，分散在聚氨酯基体中作为材料的增强骨架，利用这种特殊结构增强与基体的抓着力，使抗拉强度明显增加，且有机硅油进入了内部空隙，其表面的有机化改性剂和聚氨酯发生了物理和化学作用，在一定程度上提高了材料的交联密度，使得体系的内聚能得到增大，最终使聚氨酯复合材料的撕裂性能得到改善，强化其耐用性能，具有及其广阔的市场价值和应用价值。

Description

一种仿真树树皮材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种仿真树树皮材料的制备方法，属于材料技术领域。
背景技术
近些年来，随着科学技术日新月异的发展，现代化设施随处可见，而为了满足社会对于环保、美观的要求，特别是对景观有特殊要求的旅游景点、公园以及其他对景观有特殊要求的场所，人们越来越重视这些地方的设施，更希望其能贴近自然，与自然融为一体，让游客有种身处于大自然而不是人工制作的环境之中。现有技术中，对于公园及景区的景观设施多数采用混凝土制作，外层制作纹路，以此模拟树木形状，由于其较为坚硬，凸起部分容易对人体造成划伤等，并不为人们满意，人们更喜欢安全有保障的设施，而应用树脂为主要原料制造出来的---树脂合成树皮板作为仿真树树皮无疑是最佳的选择，树脂合成树皮板具有一定的弹性，当与人体进行接触时，其弹性可以抵消撞击力，不会刮伤人，而且其重量轻，既利于运输，也易于安装拆卸，并能美化环境等，是一项国家大力支持的产品。
目前市场上的仿真树皮材料主要有三大类：一是硅胶仿树皮，二是水泥发泡树皮，三是树脂合成树皮板。目前市场上仿真树皮的应用越来越广泛，销售仿真树皮的目前在市场上主卖的产品。硅胶仿真树皮存在以下几个缺陷：1、硅胶产品非常容易老化，使用是寿命很短；2、硬质硅胶树皮热胀冷缩的物理性很差，所以容易龟裂变形；3、软质硅胶树皮很难附着在柱子及墙面，而且作为包柱子的材料，非常容易风化及被人为剥落；4、软质硅胶树皮有比较强烈的异味；5、软质硅胶只适合规则的形状，不规则的柱体或管状物体，是完全不适合的，而且直径小的物体更不适合；6、价格昂贵，无法控制成本。
仿真树的品种主要为仿真松树，仿真椰树、仿真香樟树、仿真垂柳树等等。用于仿真树的树皮材料，最开始使用的水泥造型，水泥材质则易开裂，易粉化，质脆，坚硬，冬天施工的更易开裂脆化。后来改用原子灰，虽然水泥材质的缺陷克服了，但是仍存在材质坚硬、易老化，表面必须施涂装饰涂料的问题；再后来改用弹性聚氨酯注塑胶，以上性能缺陷和不足没有了，但是存在成本较高，在林区易燃的问题；现在采用聚氨酯防水涂料作为代用品，成本得到降低，弹性、耐水性较为满意，但是，仍存在在林区易燃，干性较慢以及耐候性差等问题。但是大多数景观建材还采用水泥材料或原子灰作为树皮材料，水泥材质坚硬、极易开裂和粉化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对用聚氨酯防水涂料作为代用品，存在在林区易燃，干性较慢以及耐候性差的问题，提供了一种仿真树树皮材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）取聚醚二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡装入反应釜中抽真空，在氮气氛围下加热反应1～2h，冷却至室温后得聚氨酯预聚合产物；
（2）向聚氨酯预聚合产物中加入2，2-二羟甲基丙酸、N，N-二甲基甲酰胺搅拌混合，再加入甲乙酮肟并加热至60～70℃，反应2～3h后加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、三乙胺，搅拌反应30～40min再加入去离子水、过硫酸钾，并加热至70～80℃，保温反应3～5h，冷却后出料得改性聚氨酯；
（3）取乙烯基硅油、二乙烯基四甲基二硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、四甲基氢氧化铵装入四口烧瓶中，搅拌加热至100～120℃反应2～3h，再加入阻燃剂、气相白炭黑、聚倍半硅氧烷，继续加热至160～180℃反应2～3h，最后加热至180～200℃反应2～3h，冷却至室温后得阻燃填料；
（4）在反应釜中加入改性聚氨酯、阻燃填料高速搅拌后加入有机色料，抗氧化剂，紫外线吸收剂，混合搅拌均匀后倒入预先放置好的树皮模具中模压成型，得仿真树树皮材料。
步骤（1）所述聚醚二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡的重量份为50～60份聚醚二元醇，80～120份异佛尔酮二异氰酸酯，1~2份二月桂酸二丁基锡。
步骤（1）所述真空度为1～10Pa，所述氮气氛围为通入氮气至釜内压力0.03～0.05MPa。
步骤（2）所述物料重量份为100～120份2，2-二羟甲基丙酸，20～25份N，N-二甲基甲酰胺，30～35份甲乙酮肟，12～15份甲基丙烯酸甲酯，12～16份丙烯酸丁酯，2.0～2.4份三乙胺，120～150份去离子水，1～2份过硫酸钾。
步骤（3）所述原料重量份为10～20份乙烯基硅油，6～8份二乙烯基四甲基二硅氧烷，600～800份八甲基环四硅氧烷，0.1～0.2份四甲基氢氧化铵，10~20份阻燃剂，30～60份气相白炭黑，8～16份聚倍半硅氧烷。
步骤（4）所述改性聚氨酯、阻燃填料、有机色料、抗氧化剂、紫外线吸收剂重量份为50~60份改性聚氨酯，10~20份阻燃填料，5~6份有机色料，0.5~1.0份抗氧化剂，0.5~1.0份紫外线吸收剂。
步骤（4）所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
步骤（4）所述紫外线吸收剂为UV-P。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明在制备弹性聚氨酯的过程中，通过在聚氨酯预聚体中交联聚丙烯酸，使用聚丙烯酸代替部分聚氨酯，降低生产成本的同时，改善聚氨酯干性较慢以及耐候性差的缺点；
（2）本发明添加阻燃剂、气相白炭黑、有机硅组成的物理化学阻燃剂，改善聚氨酯的耐高温性能，解决其林区易燃的问题，同时由于气相白炭黑和有机硅独特的三维空间结构，分散在聚氨酯基体中作为材料的增强骨架，利用这种特殊结构增强与基体的抓着力，使抗拉强度明显增加，且有机硅油进入了内部空隙，其表面的有机化改性剂和聚氨酯发生了物理和化学作用，在一定程度上提高了材料的交联密度，使得体系的内聚能得到增大，最终使聚氨酯复合材料的撕裂性能得到改善，强化其耐用性能。
具体实施方式
取50～60g聚醚二元醇，80～120g异佛尔酮二异氰酸酯，1~2g二月桂酸二丁基锡装入反应釜中，并抽真空至釜内真空度为1～10Pa，再通入氮气至釜内压力为0.03～0.05MPa，加热至50～60℃保持温度反应1～2h，冷却至室温后得聚氨酯预聚合产物，向聚氨酯预聚合产物中加入100～120g2，2-二羟甲基丙酸，20～25gN，N-二甲基甲酰胺，以300～400r/min搅拌30～40min，在氮气氛围下，再加入30～35g甲乙酮肟，并加热至60～70℃，保持温度反应2～3h后加入12～15g甲基丙烯酸甲酯，12～16g丙烯酸丁酯，2.0～2.4g三乙胺，以300～400r/min搅拌反应30～40min再加入120～150mL去离子水，1～2g过硫酸钾，并加热至70～80℃，保持温度反应3～5h，冷却至室温后出料得改性聚氨酯，取10～20g乙烯基硅油，6～8g二乙烯基四甲基二硅氧烷，600～800g八甲基环四硅氧烷，0.1～0.2g四甲基氢氧化铵装入四口烧瓶中，以300～400r/min搅拌加热至100～120℃反应2～3h，再加入10~20g阻燃剂，30～60g气相白炭黑，8～16g聚倍半硅氧烷，继续加热至160～180℃反应2～3h，最后加热至180～200℃反应2～3h，冷却至室温后得阻燃填料，在反应釜中加入50~60g改性聚氨酯，10~20g阻燃填料高速搅拌后加入5~6g有机色料，0.5~1.0g抗氧化剂，0.5~1.0g紫外线吸收剂，混合搅拌均匀后倒入预先放置好的树皮模具中模压成型，得仿真树树皮材料。
实例1
取50g聚醚二元醇，80g异佛尔酮二异氰酸酯，1g二月桂酸二丁基锡装入反应釜中，并抽真空至釜内真空度为1Pa，再通入氮气至釜内压力为0.03MPa，加热至50℃保持温度反应1h，冷却至室温后得聚氨酯预聚合产物，向聚氨酯预聚合产物中加入100g2，2-二羟甲基丙酸，20gN，N-二甲基甲酰胺，以300r/min搅拌30min，在氮气氛围下，再加入30g甲乙酮肟，并加热至60℃，保持温度反应2h后加入12g甲基丙烯酸甲酯，12g丙烯酸丁酯，2.0g三乙胺，以300r/min搅拌反应30min再加入120mL去离子水，1g过硫酸钾，并加热至70℃，保持温度反应3h，冷却至室温后出料得改性聚氨酯，取10g乙烯基硅油，6g二乙烯基四甲基二硅氧烷，600g八甲基环四硅氧烷，0.1g四甲基氢氧化铵装入四口烧瓶中，以300r/min搅拌加热至100℃反应2h，再加入10g阻燃剂，30g气相白炭黑，8g聚倍半硅氧烷，继续加热至160℃反应2h，最后加热至180℃反应2h，冷却至室温后得阻燃填料，在反应釜中加入50g改性聚氨酯，10g阻燃填料高速搅拌后加入5g有机色料，0.5g抗氧化剂，0.5g紫外线吸收剂，混合搅拌均匀后倒入预先放置好的树皮模具中模压成型，得仿真树树皮材料。
实例2
取55g聚醚二元醇，100g异佛尔酮二异氰酸酯，1.5g二月桂酸二丁基锡装入反应釜中，并抽真空至釜内真空度为5Pa，再通入氮气至釜内压力为0.04MPa，加热至55℃保持温度反应1.5h，冷却至室温后得聚氨酯预聚合产物，向聚氨酯预聚合产物中加入110g2，2-二羟甲基丙酸，22gN，N-二甲基甲酰胺，以350r/min搅拌35min，在氮气氛围下，再加入33g甲乙酮肟，并加热至65℃，保持温度反应2.5h后加入13.5g甲基丙烯酸甲酯，14g丙烯酸丁酯，2.2g三乙胺，以350r/min搅拌反应35min再加入135mL去离子水，1.5g过硫酸钾，并加热至75℃，保持温度反应4h，冷却至室温后出料得改性聚氨酯，取15g乙烯基硅油，7g二乙烯基四甲基二硅氧烷，700g八甲基环四硅氧烷，0.15g四甲基氢氧化铵装入四口烧瓶中，以350r/min搅拌加热至110℃反应2.5h，再加入15g阻燃剂，45g气相白炭黑，12g聚倍半硅氧烷，继续加热至170℃反应2.5h，最后加热至190℃反应2.5h，冷却至室温后得阻燃填料，在反应釜中加入55g改性聚氨酯，15g阻燃填料高速搅拌后加入5.5g有机色料，0.75g抗氧化剂，0.75g紫外线吸收剂，混合搅拌均匀后倒入预先放置好的树皮模具中模压成型，得仿真树树皮材料。
实例3
取60g聚醚二元醇，120g异佛尔酮二异氰酸酯，2g二月桂酸二丁基锡装入反应釜中，并抽真空至釜内真空度为10Pa，再通入氮气至釜内压力为0.05MPa，加热至60℃保持温度反应2h，冷却至室温后得聚氨酯预聚合产物，向聚氨酯预聚合产物中加入120g2，2-二羟甲基丙酸，25gN，N-二甲基甲酰胺，以400r/min搅拌40min，在氮气氛围下，再加入35g甲乙酮肟，并加热至70℃，保持温度反应3h后加入15g甲基丙烯酸甲酯，16g丙烯酸丁酯，2.4g三乙胺，以400r/min搅拌反应40min再加入150mL去离子水，2g过硫酸钾，并加热至80℃，保持温度反应5h，冷却至室温后出料得改性聚氨酯，取20g乙烯基硅油，8g二乙烯基四甲基二硅氧烷，800g八甲基环四硅氧烷，0.2g四甲基氢氧化铵装入四口烧瓶中，以400r/min搅拌加热至120℃反应3h，再加入20g阻燃剂，60g气相白炭黑，16g聚倍半硅氧烷，继续加热至180℃反应3h，最后加热至200℃反应3h，冷却至室温后得阻燃填料，在反应釜中加入60g改性聚氨酯，20g阻燃填料高速搅拌后加入6g有机色料，1.0g抗氧化剂，1.0g紫外线吸收剂，混合搅拌均匀后倒入预先放置好的树皮模具中模压成型，得仿真树树皮材料。
将本发明制备的仿真树树皮材料及过去用的聚氨酯防水涂料代用品产品进行检测，具体检测结果如下表表1：
表1仿真树树皮材料性能表征
由表1可知本发明制备的仿真树树皮，力学性能好，撕裂强度高，干性快，且不燃，值得推广，具有极其广阔的市场前景和应用价值。

Claims (8)

1.一种仿真树树皮材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）取聚醚二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡装入反应釜中抽真空，在氮气氛围下加热反应1～2h，冷却至室温后得聚氨酯预聚合产物；
（2）向聚氨酯预聚合产物中加入2，2-二羟甲基丙酸、N，N-二甲基甲酰胺搅拌混合，再加入甲乙酮肟并加热至60～70℃，反应2～3h后加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、三乙胺，搅拌反应30～40min再加入去离子水、过硫酸钾，并加热至70～80℃，保温反应3～5h，冷却后出料得改性聚氨酯；
（3）取乙烯基硅油、二乙烯基四甲基二硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、四甲基氢氧化铵装入四口烧瓶中，搅拌加热至100～120℃反应2～3h，再加入阻燃剂、气相白炭黑、聚倍半硅氧烷，继续加热至160～180℃反应2～3h，最后加热至180～200℃反应2～3h，冷却至室温后得阻燃填料；
（4）在反应釜中加入改性聚氨酯、阻燃填料高速搅拌后加入有机色料，抗氧化剂，紫外线吸收剂，混合搅拌均匀后倒入预先放置好的树皮模具中模压成型，得仿真树树皮材料。
2.如权利要求1所述的一种仿真树树皮材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述聚醚二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡的重量份为50～60份聚醚二元醇，80～120份异佛尔酮二异氰酸酯，1~2份二月桂酸二丁基锡。
3.如权利要求1所述的一种仿真树树皮材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述真空度为1～10Pa，所述氮气氛围为通入氮气至釜内压力0.03～0.05MPa。
4.如权利要求1所述的一种仿真树树皮材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述物料重量份为100～120份2，2-二羟甲基丙酸，20～25份N，N-二甲基甲酰胺，30～35份甲乙酮肟，12～15份甲基丙烯酸甲酯，12～16份丙烯酸丁酯，2.0～2.4份三乙胺，120～150份去离子水，1～2份过硫酸钾。
5.如权利要求1所述的一种仿真树树皮材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述原料重量份为10～20份乙烯基硅油，6～8份二乙烯基四甲基二硅氧烷，600～800份八甲基环四硅氧烷，0.1～0.2份四甲基氢氧化铵，10~20份阻燃剂，30～60份气相白炭黑，8～16份聚倍半硅氧烷。
6.如权利要求1所述的一种仿真树树皮材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述改性聚氨酯、阻燃填料、有机色料、抗氧化剂、紫外线吸收剂重量份为50~60份改性聚氨酯，10~20份阻燃填料，5~6份有机色料，0.5~1.0份抗氧化剂，0.5~1.0份紫外线吸收剂。
7.如权利要求1所述的一种仿真树树皮材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
8.如权利要求1所述的一种仿真树树皮材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述紫外线吸收剂为UV-P。
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