CN110511342A - 仿木材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于聚氨酯材料制备技术领域，具体涉及一种仿木材料及其制备方法。由A组份和B组份组成，A组份包括聚醚多元醇a(官能度为3‑4，分子量250‑370)、聚醚多元醇b(官能度为2‑3，分子量为260‑410)、聚醚多元醇c(官能度2‑3，分子量为40‑70)、助剂a、催化剂。B组份包括多苯基甲烷多异氰酸酯、助剂a、助剂b。本发明A、B组份粘度很低，易于混合均匀，同时流动性能好，在模具里易于流平，制品表面气泡极少；成型快，制品强度、硬度高；制品固化成型的瞬间，会有显色反应，会由原材料的棕色瞬间变为象牙白色，能够长久耐黄变，满足部分制品的色泽需求，且对于有其他色彩需求的制品，浅颜色易于上漆。

Description

仿木材料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯材料制备技术领域，具体涉及一种仿木材料及其制备方法。
背景技术
仿木产品是一种新型的合成塑料，拥有“合成木材”之美称，广泛应用于家具，装饰材料、板材、工艺品、镜框等行业，代替日益紧缺的天然木材；而随着社会的发展，人们对仿木制品的各方面性能要求越来越高，这就对常规组合料体系提出新的改进要求。
目前仿木制品存在以下几个问题：1、仿木制品一般容重较高，A料组份中发泡剂用量少，导致其粘度较高，会对A、B料对混合程度造成一定对影响；2、仿木组合料对起发时间一般在80s以内时，较为好调控，但是仍有些工艺操作需要起发时间更慢，目前的组合料体系较为困难做到；硬泡聚氨酯材料制品颜色一般发黄，并且随着时间推移，颜色会越来越重，然而仿木制品尤其是一些工艺品，对制品颜色要求较高，涉及到上漆工艺时，颜色越接近白色越容易进行操作；3、对于一些表皮硬度要求较高的制品，需要能够做到组合料是微发泡的，而目前的体系难以做到4、仿木制品，尤其是工艺品，对表面平整度要求较高，而常规仿木体系做出的制品表面极易形成气泡，对后处理造成不便。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种仿木材料，A、B组份粘度很低，易于混合均匀，同时流动性能好，在模具里易于流平，并且制品表面气泡极少；速度可调，根据制品大小，可控制浇注操作所需时间；成型快，制品强度、硬度高；制品固化成型的瞬间，会有显色反应，会由原材料的棕色瞬间变为象牙白色，能够长久耐黄变，一方面满足部分制品的色泽需求，另一方面，对于有其他色彩需求的制品，浅颜色易于上漆。
本发明所述的仿木材料，由A组份和B组份组成，其中：
A组份以质量百分数计组成如下：
B组份以质量百分数计组成如下：
多苯基甲烷多异氰酸酯： 40-80％
助剂a： 10-40％
助剂b： 0-40％；
其中：
聚醚多元醇a为官能度为3-4，分子量250-370的聚醚多元醇；
聚醚多元醇b为官能度为2-3，分子量为260-410的聚醚多元醇；
聚醚多元醇c为官能度2-3，分子量为40-70的小分子多元醇；
助剂a为邻苯二甲酸二辛酯、2，2，4-三甲基-1、3-戊二醇双异丁酸酯中的一种或两种；
助剂b为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、氯化石蜡中的一种或两种。
助剂a为一种粘度低、浸润性能好的酯类，优选邻苯二甲酸二辛酯、2，2，4-三甲基-1、3-戊二醇双异丁酸酯中的一种或两种。
助剂b为一种具有增韧性的酯类，优选邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、氯化石蜡中的一种或两种。
使用时A组份和B组份按照质量比1:1混合制得。
催化剂为有机锡类催化剂，优选二丁基锡二月桂酸酯、二醋酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡其中的一种。
A组份的25℃下粘度为70-300mPa.s，B组份25℃下的粘度为110-350mPa.s。
多苯基甲烷多异氰酸酯为PM200或M20S中的一种或两种。
作为一种优选的技术方案，本发明所述的仿木材料，由A组份和B组份组成，其中：
A组份以质量百分数计组成如下：
B组份以质量百分数计组成如下：
多苯基甲烷多异氰酸酯： 40-70％
助剂a： 10-40％
助剂b： 5-40％。
本发明所述的仿木材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分料：按照配比先称量好各种原料；将称量好的聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、聚醚多元醇c、助剂a、催化剂加入混合釜中搅拌0.5-1小时，搅拌均匀出料；
(2)制备B组分料：按照配比先称量好各种原料；将称量好的多苯基甲烷多异氰酸酯、、助剂a、助剂b加入混合釜中搅拌0.5-1小时，搅拌均匀出料；
(3)使用时，将A、B组份按质量比为1:1混合，搅拌，浇注到软模具中，敞模成型，成型瞬间，制品由棕色瞬间变为象牙白色，7min内即可熟化好脱模，得到所需的制品。
步骤(1)中搅拌时间为0.5-1小时。
步骤(2)中搅拌时间为0.5-1小时。
步骤(3)中搅拌转速为4r/s，时间为30s。
制品为微发泡，密度为600-1100kg/m3。
催化剂的活性会影响反应活性，二醋酸二丁基锡和二(十二烷基硫)二丁基锡两种催化剂复合使用，具有协调作用，具有更高的反应活性。
聚醚多元醇b、c搭配使用替代部分聚醚a，使得A组份活性变高，显色时间变快；同时组份A的粘度会大幅降低，两组份更易混合均匀，在模具中更易流平。表皮硬度主要与样品的整体密度有关，密度越高，结皮越厚，硬度表皮越大；样品整体密度的主要影响因素是反应活性，反应活性低，容易形成结皮；而反应活性低至某值时，样块密度趋于平稳；在测试指标范围内，反应活性越高，即显色时间越快，样品密度越低。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)A组份中聚醚b、c以及A、B组份中低粘度助剂a的选择，使得两组份的粘度均很低，易于混合均匀，同时流动性能好，在模具里易于流平，并且制品表面气泡极少。
(2)助剂a的加入，是此材料能够变成象牙白色的必要条件之一，其机理在于，聚醚a、聚醚多元醇b及c与B组份发生反应产生一定的热量时，助剂a迅速由内到外游离形式出现，此反应不可逆，能够长久耐黄变。同时，聚醚多元醇b、聚醚多元醇c的使用，增加了A组份的活性，反应热增加，有助于助剂a的游离，显色反应变快，样品熟化速度变快。
(3)助剂b的加入，使得体系粘度略有增加，但其能够保证制品表皮硬度不受影响的前提使得材料具有一定的成本优势。
(4)根据制品大小，可控制浇注操作所需时间；催化剂具有协同作用，两种催化剂的使用比单种活性高；同时催化剂影响制品的反应程度，可用于调控制品的容重及表皮硬度。
(5)本发明A、B组份粘度很低，易于混合均匀，同时流动性能好，在模具里易于流平，并且制品表面气泡极少；速度可调，根据制品大小，可控制浇注操作所需时间；成型快，制品强度、硬度高；制品固化成型的瞬间，会有显色反应，会由原材料的棕色瞬间变为象牙白色，能够长久耐黄变，一方面满足部分制品的色泽需求，另一方面，对于有其他色彩需求的制品，浅颜色易于上漆；本产品微发泡，可调控密度范围600-1100kg/m3。
(6)本发明通过对聚醚多元醇、助剂、催化剂等原料的选择，使得所做制品表面气泡极少；速度可调，便于操作；成型快，制品强度、硬度高；制品为象牙白色，耐黄变；同时，本发明原料液运输方便、储存稳定性好；原料绿色、无污染，不产生任何有毒气体，对人体无害。
(7)本发明的制备方法简单易行、易于实现。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种仿木材料，由以下组份按照以下步骤制得：
(1)制备A组份料100Kg，分别称量聚醚多元醇a(官能度3，分子量366)69.3Kg，助剂a(邻苯二甲酸二辛酯)29.7Kg，催化剂(二丁基锡二月桂酸酯)1Kg，将称量好的原料装入混合釜内搅拌，在常温下搅拌0.8h，搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
(2)制备B组份料100Kg，准确计量多亚甲基多苯基多异氰酸酯M20S(BASFSE)70Kg，助剂a(邻苯二甲酸二辛酯)30Kg，将称量好的原料装入混合釜内搅拌0.8h，在常温下搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
将A、B组份按A:B＝100:100重量配比，手工快速搅拌30s，浇注到软模具中，敞模成型，成型瞬间，制品由棕色瞬间变为象牙白色，7min内即可熟化好脱模，得到所需的制品。
实施例2
一种仿木材料，由以下组份按照以下步骤制得：
(1)制备A组份料100Kg，分别称量聚醚多元醇a(官能度3，分子量366)59.4Kg，助剂a(邻苯二甲酸二辛酯)39.6Kg，催化剂(二丁基锡二月桂酸酯)1.0Kg，将称量好的原料装入混合釜内搅拌，在常温下搅拌0.8h，搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
(2)制备B组份料100Kg，准确计量多亚甲基多苯基多异氰酸酯PM200(烟台万华)60Kg，助剂a(邻苯二甲酸二辛酯)40Kg，将称量好的原料装入混合釜内搅拌0.8h，在常温下搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
将A、B组份按A:B＝100:100重量配比，手工快速搅拌30s，浇注到软模具中，敞模成型，成型瞬间，制品由棕色瞬间变为象牙白色，7min内即可熟化好脱模，得到所需的制品。
实施例3
一种仿木材料，由以下组份按照以下步骤制得：
(1)制备A组份料100Kg，分别称量聚醚多元醇a(官能度3，分子量366)49.5Kg，助剂a(邻苯二甲酸二辛酯)49.5Kg，催化剂(二醋酸二丁基锡)1Kg，将称量好的原料装入混合釜内搅拌，在常温下搅拌0.5h，搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
(2)制备B组份料100Kg，准确计量多亚甲基多苯基多异氰酸酯PM200(烟台万华)50Kg，助剂b(邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯)35Kg，助剂b(氯化石蜡)5Kg，将称量好的原料装入混合釜内搅拌0.5h，在常温下搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
将A、B组份按A:B＝100:100重量配比，手工快速搅拌30s，浇注到软模具中，敞模成型，成型瞬间，制品由棕色瞬间变为象牙白色，7min内即可熟化好脱模，得到所需的制品。
实施例4
所述的新型仿木材料由以下组份按照以下步骤制得：
(1)制备A组份料100Kg，分别称量聚醚多元醇a(官能度3，分子量366)9.2Kg，聚醚多元醇b(官能度2，分子量400)31.6Kg，聚醚多元醇c(官能度2，分子量62)5Kg，助剂a(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇双异丁酸酯)53.2Kg，催化剂(二醋酸二丁基锡)1.0Kg，将称量好的原料装入混合釜内搅拌0.8h，搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
(2)制备B组份料100Kg，准确计量多亚甲基多苯基多异氰酸酯PM200(烟台万华)50Kg，助剂a(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇双异丁酸酯)10Kg，助剂b(邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯)40Kg，将称量好的原料装入混合釜内搅拌0.8h，在常温下搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
将A、B组份按A:B＝100:100重量配比，手工快速搅拌30s，浇注到软模具中，敞模成型，成型瞬间，制品由棕色瞬间变为象牙白色，7min内即可熟化好脱模，得到所需的制品。
实施例5
所述的新型仿木材料由以下组份按照以下步骤制得：
(1)制备A组份料100Kg，分别称量聚醚多元醇a(官能度3，分子量366)59.6Kg，助剂a(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇双异丁酸酯)39.4Kg，催化剂(二醋酸二丁基锡)0.5Kg，催化剂(二(十二烷基硫)二丁基锡)0.5Kg，将称量好的原料装入混合釜内搅拌0.8h，搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
(2)制备B组份料100Kg，准确计量多亚甲基多苯基多异氰酸酯PM200(烟台万华)60Kg，助剂a(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇双异丁酸酯)40Kg，将称量好的原料装入混合釜内搅拌0.8h，在常温下搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
将A、B组份按A:B＝100:100重量配比，手工快速搅拌30s，浇注到软模具中，敞模成型，成型瞬间，制品由棕色瞬间变为象牙白色，7min内即可熟化好脱模，得到所需的制品。
实施例6
所述的新型仿木材料由以下组份按照以下步骤制得：
(1)制备A组份料100Kg，分别称量聚醚多元醇a(官能度3，分子量366)30.5Kg，聚醚多元醇b(官能度2，分子量400)20.5Kg，聚醚多元醇c(官能度2，分子量62)5Kg，助剂a(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇双异丁酸酯)43Kg，催化剂(二醋酸二丁基锡)1Kg，将称量好的原料装入混合釜内搅拌0.8h，搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
(2)制备B组份料100Kg，准确计量多亚甲基多苯基多异氰酸酯PM200(烟台万华)60Kg，助剂a(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇双异丁酸酯)20Kg，助剂b(邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯)20Kg，将称量好的原料装入混合釜内搅拌0.8h，在常温下搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
将A、B组份按A:B＝100:100重量配比，手工快速搅拌30s，浇注到软模具中，敞模成型，成型瞬间，制品由棕色瞬间变为象牙白色，7min内即可熟化好脱模，得到所需的制品。
实施例7
所述的新型仿木材料由以下组份按照以下步骤制得：
(1)制备A组份料100Kg，分别称量聚醚多元醇a(官能度3，分子量366)49.5Kg，聚醚多元醇b(官能度2，分子量400)10.5Kg，聚醚多元醇c(官能度2，分子量62)2Kg，助剂a(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇双异丁酸酯)36.8Kg，催化剂(二醋酸二丁基锡)1.0Kg，将称量好的原料装入混合釜内搅拌0.8h，搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
(2)制备B组份料100Kg，准确计量多亚甲基多苯基多异氰酸酯PM200(烟台万华)50Kg，助剂a(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇双异丁酸酯)30Kg，助剂b(邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯)20Kg，将称量好的原料装入混合釜内搅拌0.8h，在常温下搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
将A、B组份按A:B＝100:100重量配比，手工快速搅拌30s，浇注到软模具中，敞模成型，成型瞬间，制品由棕色瞬间变为象牙白色，7min内即可熟化好脱模，得到所需的制品。
将实施例1-7的产品进行检测，结果如下：
表1实施例1-7的成品检测数据表
由表1可以看出：
1、表皮硬度主要与样品的整体密度有关，密度越高，结皮越厚，硬度表皮越大；样品整体密度的主要影响因素是反应活性，反应活性低，容易形成结皮；而反应活性低至某值时，样块密度趋于平稳；在测试指标范围内，反应活性越高，即显色时间越快，样品密度越低。聚醚多元醇b、c搭配使用替代部分聚醚a，使得A组份活性变高，如实施例中，相同条件下，实施例4、6、7显色时间远远快于其他实施例；同时组份A的粘度会大幅降低，两组份更易混合均匀，在模具中更易流平；实施例4、6、7的A、B组份粘度均相对较低。
2、催化剂的活性会影响反应活性，实施例5与实施例2相比，二醋酸二丁基锡和二(十二烷基硫)二丁基锡两种催化剂复合使用，具有协调作用，具有更高的反应活性。
3、影响反应活性的另一因素是B组份中聚合MDI的含量，实施例1、2、3中，其反应活性1为最高，3为最低。

Claims (10)

1.一种仿木材料，其特征在于：由A组份和B组份组成，其中：
A组份以质量百分数计组成如下：
B组份以质量百分数计组成如下：
多苯基甲烷多异氰酸酯： 40-80％
助剂a： 10-40％
助剂b： 0-40％；
其中：
聚醚多元醇a为官能度为3-4，分子量250-370的聚醚多元醇；
聚醚多元醇b为官能度为2-3，分子量为260-410的聚醚多元醇；
聚醚多元醇c为官能度2-3，分子量为40-70的小分子多元醇；
助剂a为邻苯二甲酸二辛酯、2，2，4-三甲基-1、3-戊二醇双异丁酸酯中的一种或两种；
助剂b为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、氯化石蜡中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的仿木材料，其特征在于：由A组份和B组份组成，其中：
A组份以质量百分数计组成如下：
B组份以质量百分数计组成如下：
多苯基甲烷多异氰酸酯： 40-70％
助剂a： 10-40％
助剂b： 5-40％。
3.根据权利要求1所述的仿木材料，其特征在于：催化剂为有机锡类催化剂。
4.根据权利要求1所述的仿木材料，其特征在于：A组份的25℃下粘度为70-300mPa.s，B组份25℃下的粘度为110-350mPa.s。
5.根据权利要求1所述的仿木材料，其特征在于：多苯基甲烷多异氰酸酯为PM200或M20S中的一种或两种。
6.一种权利要求1-5任一所述的仿木材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制备A组分料：按照配比先称量好各种原料；将称量好的聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、聚醚多元醇c、助剂a、催化剂加入混合釜中搅拌，搅拌均匀出料；
(2)制备B组分料：按照配比先称量好各种原料；将称量好的多苯基甲烷多异氰酸酯、、助剂a、助剂b加入混合釜中搅拌，搅拌均匀出料；
(3)使用时，将A、B组份按质量比为1:1混合，搅拌，浇注到软模具中，敞模成型，成型瞬间，制品由棕色瞬间变为象牙白色，7min内即可熟化好脱模，得到所需的制品。
7.根据权利要求6所述的仿木材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中搅拌时间为0.5-1小时。
8.根据权利要求6所述的仿木材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中搅拌时间为0.5-1小时。
9.根据权利要求6所述的仿木材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中搅拌转速为4r/s，时间为30s。
10.根据权利要求6所述的仿木材料的制备方法，其特征在于：制品为微发泡，密度为600-1100kg/m3。
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