CN113501677B - 一种双陶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双陶材料及其制备方法，材料的配方重量比为：异氰酸酯MDI：聚醚多元醇组合：石英砂为1；1；2～4。一种双陶材料的制备方法，其特征在于：按重量比例取原料备用；选择黑料为异氰酸酯MDI液态料，选择白料为聚醚多元醇组合液态料，先把黑料和白料在高速搅拌机中混合搅拌均匀；再通过螺旋杆装置输出石英砂，使这三者在高速搅拌机的缸体内搅拌均匀；将所得的混合物注入密封的模具里进行反应，最终得到双陶材料。本发明的优点是：防火性能突出，能轻松达到B1级；密度能在250～1000千克/立方米自由调节，应用场景基本不受限制；传统硬质聚氨酯多为300千克/立方米以下，应用场景受到限制。

Description

一种双陶材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种硬质聚氨酯材料，具体为一种双陶材料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯硬质泡沫是由异氰酸酯（俗称黑料）和聚醚多元醇（俗称白料）或聚醚多元醇与聚酯多元醇组合料经过高分子聚合反应结成的具有微泡孔构造的固体。由于其泡孔构造具有一定强度，在不同密度条件下，聚氨酯硬质泡沫呈现出符合特定使用需要的强度、刚度、韧性、尺寸稳定性、耐水性、耐温性、耐老化性、电绝缘性、低导热性、吸音隔音以及充分的可加工性，被广泛应用于以下领域 ：1、食品等行业冷冻冷藏设备 ：如冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等，聚氨酯硬泡是冷冻冷藏设备的最理想的绝热材料。2、工业设备保温 ：如储罐、管道等。3、建筑材料 ：在欧美发达国家，建筑用聚氨酯硬泡占硬泡总消耗量的一半左右，是冰箱、冰柜等硬泡用量的一倍以上。4、交通运输业 ：如汽车顶篷、内饰件等。5、仿木材 ：高密度聚氨酯硬泡或玻璃纤维增强硬泡是结构泡沫塑料，又称仿木材，具有强度高、韧性好、结皮致密坚韧、成型工艺简单、生产效率高等特点，强度可比天然木材高，密度可比天然木材低，可替代木材用作各类高档制品。6、灌封材料。但是，普通聚氨酯硬质泡沫作为纯高分子材料有以下几点弱势 ：1、原材料价格较高 ；2、中等密度材料表面硬度不足 ；3、容易燃烧。
专利号201510383706.5和本申请专利技术为竞品技术，本申请专利为双陶，对比专利为聚合陶，二者之间的区别为：（1）竞品聚合陶的特点是将无机粉体先分别加入黑料、白料搅拌均匀，再通过泵输出到搅拌杯中进行第二次混合搅拌；双陶则是黑料、白料事先不与石英砂或者河沙混合，它们三者是同时输送到高速搅拌机中的搅拌杯中进行混合搅拌直至均匀，这就是双陶与聚合陶最大的区别。（2）聚合陶采用的无机粉体颗粒大小必须是200～400目以上，双陶则采用60～120目石英砂或河沙。（3）它们的生产设备也不能通用。此外，目前硬质聚氨酯材料行业最大的缺陷在于黑料、白料和石英砂或者河沙混合时无法均匀搅拌，导致目前行业中的硬质聚氨酯材料一直产品质量达不到最优，使得用其他产品代替。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双陶材料及其制备方法，该双陶材料生产成本能够大大的降低，吸水率比传统硬质聚氨酯材料更低，更抗老化，使用寿命更长等优点，制备方法能够使得黑料、白料和石英砂混合均匀。
本发明采用如下的技术方案：一种双陶材料，其特征在于材料的配方重量比为：
异氰酸酯MDI（黑料）：聚醚多元醇组合（白料）：石英砂为1；1；2～4；其中石英砂或用河沙代替，石英砂粉体颗粒大小为60～120目；
其中聚醚多元醇组合配方，具体配料比为：聚醚型号4110A占比40%、聚醚型号4110B占比30%、聚醚型号310占比20%、催化剂TEDA占比5%、催化剂C11占比2.5%、催化剂C8占比2.5%。
进一步的，所述聚醚多元醇组合配方的调制方法为：
（1）按照比例取聚醚型号4110A占比40%、聚醚型号4110B占比30%、聚醚型号310占比20%、催化剂TEDA占比5%、催化剂C11占比2.5%、催化剂C8占比2.5%备用；
（2）上述备用原料依次投入高速分散搅拌机中，投入原料的型号不分先后顺序；其投料原则为：待上一种原料搅拌均匀后再投入下一种原料；
（3）设定高速分散搅拌机的搅拌叶速度设定3000～5000转/分钟，全部投完料后继续搅拌30分钟后制作好备用，配好的组合聚醚保质期在15天以内。
本发明的另外一种技术方案：一种双陶材料的制备方法，其特征在于：
（1）按重量比例取异氰酸酯MDI（黑料）：聚醚多元醇组合（白料）：石英砂为1；1；2～4备用；
（2）选择黑料为异氰酸酯MDI液态料，选择白料为聚醚多元醇组合液态料，先把黑料和白料在高速搅拌机中混合搅拌均匀；
（3）在黑白料搅拌的同时，再通过螺旋杆装置输出石英砂（或者是河沙），使这三者（指黑料、白料、石英砂或河沙）在高速搅拌机的缸体内搅拌均匀；
（4）将所得的混合物注入密封的模具里进行反应，最终得到双陶材料。双陶材料本质上是一种改性后的硬质聚氨酯材料。
其中关于步骤（3）中黑料、白料和石英砂在高速搅拌机的缸体内搅拌均匀的具体方法为：
（1）黑料、白料使用聚氨酯低压灌注机打料，打料速度控制在80克～200克/秒，将黑料、白料打到高速搅拌杯中；
（2）石英砂使用高速旋转螺杆机挤出，螺杆旋转速度30～50转/秒，出砂量控制在600～800克/秒，将石英砂输送到高速搅拌杯中；
（3）黑料、白料、石英砂在搅拌杯中高速搅拌均匀，搅拌杯的内直径在10厘米，杯体高度20厘米，搅拌叶的转速不低于100转/秒，搅拌时间3秒左右；
（4）控制好上述几点后黑料、白料、石英砂搅拌均匀，石英砂的添加比例由传统的30%提高到70%。
本发明的产品相对于传统硬质聚氨酯材料有以下几个特点：
（1）防火性能突出，能轻松达到B1级；传统硬质聚氨酯多为防火等级B2级。（2）密度能在250～1000千克/立方米自由调节，应用场景基本不受限制；传统硬质聚氨酯多为300千克/立方米以下，应用场景受到限制。（3）生产成本有较大幅度的下降。（4）吸水率比传统硬质聚氨酯材料更低。（5）更耐高低温，抗变形的能力也更强。（6）更抗老化，使用寿命更长。（7）本产品的主要应用场景为建筑行业及建材出口市场。
实施方式
本发明采用如下技术方案，一种双陶材料，其特征在于材料的配方比（举例，实际生产为同比例扩大）为：
异氰酸酯MDI（黑料）165克；
聚醚多元醇组合（白料）165克；
石英砂600克（80目）。
本发明的另外一种技术方案：一种双陶材料的制备方法，其特征在于：
（1）取异氰酸酯MDI（黑料）165克，聚醚多元醇组合（白料）165克和80目的石英砂600克备用；
（2）选择黑料为异氰酸酯MDI液态料，选择白料为聚醚多元醇组合液态料，先把黑料和白料在高速搅拌机中混合搅拌均匀；
（3）在黑白料搅拌的同时，再通过特制的螺旋杆装置输出石英砂（或者是河沙），使这三者（指黑料、白料、石英砂或河沙）在高速搅拌机的缸体内搅拌均匀；
（4）将所得的混合物注入密封的模具里进行反应，最终得到双陶材料。双陶材料本质上是一种改性后的硬质聚氨酯材料。
黑料、白料、石英砂或河沙通过特制的螺旋杆同时输入到高速搅拌机的缸体内进行搅拌混合，然后将搅拌均匀后的混合料注入密封模具进行生产。
所述控制黑料、白料、石英砂搅拌均匀的具体过程为：
（1）黑料（异氰酸酯MDI）：白料（组合聚醚）：石英砂的重量比1:1：2～4；
（2）黑料、白料使用聚氨酯低压灌注机打料，打料速度控制在80克～200克/秒（这个可以在灌注机上设置参数），将黑白料打到高速搅拌杯中；
（3）石英砂使用高速旋转螺杆机（螺杆机功率为3000瓦）挤出，螺杆旋转速度30～50转/秒，出砂量控制在600～800克/秒，将石英砂输送到高速搅拌杯中。
（4）黑料、白料、石英砂在搅拌杯中高速搅拌均匀。搅拌杯的内直径在10厘米，杯体高度20厘米，搅拌叶的转速不低于100转/秒，搅拌时间3秒左右。
以上4点控制好，能确保黑料、白料、石英砂搅拌均匀。
本发明双陶材料的优势主要是相对传统硬泡聚氨酯材料来说，本发明提供了一种往传统硬泡聚氨酯生产工艺中添加石英砂的方法，使石英砂（或者河沙）的添加比例由传统的30%提高到70%左右，降低生产成本40%。
在降低成本的同时，还提升了产品的品质。品质提升的表现（1）防火等级。本发明产品，防火等级B1级，属难燃等级。传统硬质聚氨酯产品防火等级为B2级，属易燃产品。本发明产品更耐热，能承受90°的高温不变形。传统硬泡聚氨酯产品最高只能承受60°高温不变形。
本发明的创新点是：通过高速旋转螺杆机将60～120目的石英砂或者河沙以特定的转速、出砂量（旋转速度30～50转/秒，出砂料控制在600～800克/秒）输送到特定尺寸的搅拌缸中（搅拌缸体内直径在10厘米，高度20厘米），搅拌叶也是以特定的转速（搅拌叶的转速不低于100转/秒）进行搅拌，最后灌注到模具里生产成型。
而传统的做法是将砂或者无机粉体先分别与黑料、白料搅拌均匀，然后再将搅拌均匀后的含无机粉体的黑白料进行混合搅拌，并通过泵送灌注到模具里生产成型。关键点区别：传统做法是要用泵将含无机粉体的黑白料输送到搅拌杯中进行搅拌，所以使用无机粉体的含量不可以超出30%，否则容易把泵堵塞。本发明的做法是不用泵输送混合料，而是采用高速旋转螺杆机直接输送石英砂（无机粉体）到搅拌杯中和黑白料搅拌，所以不存在堵塞的问题，也就能大幅度提高石英砂（无机粉体）用量。

Claims (1)

1.一种双陶材料，其特征在于：包括异氰酸酯MDI、聚醚多元醇组合、石英砂，所述异氰酸酯MDI、聚醚多元醇组合、石英砂重量比为1：1：2～4；
其中石英砂颗粒大小为60～120目；
其中聚醚多元醇组合具体质量配比为：聚醚型号4110A占比40%、聚醚型号4110B占比30%、聚醚型号310占比20%、催化剂TEDA占比5%、催化剂C11占比2.5%、催化剂C8占比2.5%；
所述聚醚多元醇组合的调制方法为：
（1）按所述质量配比取聚醚型号4110A、聚醚型号4110B、聚醚型号310、催化剂TEDA、催化剂C11、催化剂C8备用；
（2）上述备用原料依次投入高速搅拌机中，投入原料不分先后顺序；其投料原则为：待上一种原料搅拌均匀后再投入下一种原料；
（3）设定高速搅拌机的搅拌叶速度为3000～5000转/分钟，全部投完料后继续搅拌30分钟后制作好备用；
所述双陶材料的制备方法，步骤如下：
（1）按所述重量比取异氰酸酯MDI、聚醚多元醇组合、石英砂备用，异氰酸酯MDI、聚醚多元醇组合为液态料，异氰酸酯MDI液态料作为黑料，聚醚多元醇组合液态料作为白料；
（2）把黑料和白料放入高速搅拌机中混合搅拌；
（3）在黑料、白料开始搅拌的同时，再通过螺旋杆装置输出石英砂，使黑料、白料、石英砂在高速搅拌机的搅拌杯内搅拌均匀，得到混合物；
（4）将所得混合物注入密封的模具里进行反应，最终得到双陶材料；
其中步骤（3）中黑料、白料和石英砂在高速搅拌机的搅拌杯内搅拌均匀，得到混合物具体方法为：
（1）黑料、白料使用聚氨酯低压灌注机打料，打料速度控制在80克～200克/秒，将黑料、白料打到高速搅拌机的搅拌杯中；
（2）石英砂使用高速旋转螺杆机挤出，螺杆旋转速度30～50转/秒，出砂量控制在600～800克/秒，将石英砂输送到高速搅拌机的搅拌杯中；
（3）黑料、白料、石英砂在高速搅拌机的搅拌杯中搅拌均匀，高速搅拌机的搅拌杯的内直径10厘米，高速搅拌机的搅拌杯杯体高度20厘米，高速搅拌机的搅拌杯内的搅拌叶的转速不低于100转/秒，搅拌时间3秒。
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