CN117621582A - 一种层状复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及层状材料技术领域，提出了一种层状复合材料及其制备方法和应用。所述一种层状复合材料，由上层、中间层和下层组成，所述中间层由纤维编织物浸聚氨酯胶粘剂得到；所述上层的原料包括以下质量份的组分：SEBS 25~35份、PP 15~25份、填料10~20份、填充油15~25份、异氰酸酯基化合物10~20份；所述下层的原料包括以下质量份的组分：SEBS 20~30份、PP 15~25份、填料25~35份、填充油15~25份、脲基化合物10~20份。通过上述技术方案，解决了现有技术中的层状复合材料高低温尺寸变化率大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及层状材料技术领域，具体的，涉及一种层状复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
层状复合材料由两层或两层以上不同材料胶合而成，目的是为了有效发挥各分层材料的最佳性能，以得到性能更为优良的材料。层状复合材料可分为两类：一类是加层板，另一类是夹芯结构。使用层状复合材料可以使材料的许多性能增强，如提高强度、刚度、耐腐蚀性、耐磨性、绝热性与隔音性等，同时还使材料美观或质轻。
层状复合材料在许多领域都得到了广泛应用，比如胶合板、卷材、拼接地板等。由于层状复合材料不可避免的会在高温和低温环境中使用，这就对材料的高低温尺寸变化率提出了高的要求，如果材料的高低温尺寸变化率大，就会导致材料鼓泡或拼接分离等现象的发生，从而大幅度降低材料的使用寿命。因此，如何降低层状复合材料的高低温尺寸变化率是本领域技术人员亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明提出一种层状复合材料及其制备方法和应用，解决了相关技术中的层状复合材料高低温尺寸变化率大的问题。
本发明的技术方案如下：
一种层状复合材料，由上层、中间层和下层组成，所述中间层由纤维编织物浸聚氨酯胶粘剂得到；
所述上层的原料包括以下质量份的组分：SEBS 25~35份、PP 15~25份、填料10~20份、填充油15~25份、异氰酸酯基化合物10~20份；
所述下层的原料包括以下质量份的组分：SEBS 20~30份、PP 15~25份、填料25~35份、填充油15~25份、脲基化合物10~20份。
本发明中SEBS为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯热塑性弹性体；PP为聚丙烯。
作为进一步的技术方案，所述中间层的质量以层状复合材料的面积计，每平方米的层状复合材料中中间层的质量为200~800g。
作为进一步的技术方案，所述上层的厚度为1~5mm，所述下层的厚度为3~12mm。
作为进一步的技术方案，所述异氰酸酯基化合物由含有苯环异氰酸酯基化合物和不含苯环异氰酸酯基化合物组成。
作为进一步的技术方案，所述含有苯环异氰酸酯基化合物和不含苯环异氰酸酯基化合物的质量比为4:11~8:7。
作为进一步的技术方案，所述含有苯环异氰酸酯基化合物和不含苯环异氰酸酯基化合物的质量比为2:3。
作为进一步的技术方案，所述含有苯环异氰酸酯基化合物为2-苯乙基异氰酸酯。
作为进一步的技术方案，所述不含苯环异氰酸酯基化合物为十六烷基异氰酸酯。
作为进一步的技术方案，所述脲基化合物包括1,3-二丁基脲、1,3-二丙基脲、对称二异丙基脲中的一种或几种。
作为进一步的技术方案，所述填料包括碳酸钙、白炭黑、炭黑中的一种或几种。
作为进一步的技术方案，所述填充油包括环烷油、石蜡油中的一种或两种。
本发明还提出了一种层状复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将纤维编织物浸渍于聚氨酯胶粘剂后，干燥，得到中间层；
S2、分别将所述上层的原料和所述下层的原料混合均匀后，于中间层的上、下表面挤出，压合成型，得到层状复合材料。
本发明还提出了所述的一种层状复合材料或所述的制备方法制备得到的层状复合材料在地板或卷材上的应用。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明在上层原料中加入异氰酸酯基化合物，下层原料中加入脲基化合物，中间层使用纤维编织物浸聚氨酯胶粘剂，上层原料中的异氰酸酯基化合物在加工过程中异氰酸酯基的一端会倾向于贴近中间层的那侧，与中间层的聚氨酯胶粘剂通过化学键进行连接，而另一端则锚定在上层中；同理下层原料中的脲基化合物在加工过程中脲基会与中间层的聚氨酯胶粘剂通过化学键进行连接，两端的烷基锚定在下层中，从而降低了层状复合材料的高低温尺寸变化率。
2、本发明将异氰酸酯基化合物限定为质量比为4:11~8:7的含有苯环异氰酸酯基化合物和不含苯环异氰酸酯基化合物，进一步降低了层状复合材料的高低温尺寸变化率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
以下实施例及对比例中聚氨酯胶粘剂为长城718聚氨酯胶粘剂；SEBS为SEBSA1536H；PP为PP T30S；碳酸钙为粒径800目的重质碳酸钙、碳酸钙含量≥96.5wt％；白炭黑为粒径325目的沉淀法白炭黑；炭黑为炭黑N330；环烷油为环烷油4006；石蜡油为300#石蜡油。
实施例1
S1、将玻纤网格布浸渍于聚氨酯胶粘剂后，干燥，得到中间层；
S2、将SEBS 30份、PP 20份、碳酸钙15份、环烷油20份、2-苯乙基异氰酸酯15份在混合机中混合均匀后，得到上层混合料；
S3、将SEBS 25份、PP 20份、碳酸钙30份、石蜡油20份、1,3-二丁基脲15份在混合机中混合均匀后，得到下层混合料；
S4、将上层混合料和下层混合料分别在中间层上、下两面于180℃同步挤出，经10℃压花辊压合成型，得到层状复合材料（中间层的质量600g/m2、上层厚度3mm、下层厚度6mm）。
实施例2
S1、将玻纤网格布浸渍于聚氨酯胶粘剂后，干燥，得到中间层；
S2、将SEBS 25份、PP 15份、白炭黑10份、石蜡油15份、2-苯乙基异氰酸酯10份在混合机中混合均匀后，得到上层混合料；
S3、将SEBS 20份、PP 15份、炭黑25份、石蜡油15份、1,3-二丙基脲10份在混合机中混合均匀后，得到下层混合料；
S4、将上层混合料和下层混合料分别在中间层上、下两面于180℃同步挤出，经5℃压花辊压合成型，得到层状复合材料（中间层的质量800g/m2、上层厚度5mm、下层厚度12mm）。
实施例3
S1、将玻纤网格布浸渍于聚氨酯胶粘剂后，干燥，得到中间层；
S2、将SEBS 35份、PP 25份、炭黑20份、石蜡油15份、环烷油10份、2-苯乙基异氰酸酯20份在混合机中混合均匀后，得到上层混合料；
S3、将SEBS 30份、PP 25份、碳酸钙35份、环烷油25份、对称二异丙基脲20份在混合机中混合均匀后，得到下层混合料；
S4、将上层混合料和下层混合料分别在中间层上、下两面于180℃同步挤出，经15℃压花辊压合成型，得到层状复合材料（中间层的质量200g/m2、上层厚度1mm、下层厚度3mm）。
实施例4
S1、将玻纤网格布浸渍于聚氨酯胶粘剂后，干燥，得到中间层；
S2、将SEBS 30份、PP 20份、碳酸钙15份、环烷油20份、2-苯乙基异氰酸酯2份、十六烷基异氰酸酯13份在混合机中混合均匀后，得到上层混合料；
S3、将SEBS 25份、PP 20份、碳酸钙30份、石蜡油20份、1,3-二丁基脲15份在混合机中混合均匀后，得到下层混合料；
S4、将上层混合料和下层混合料分别在中间层上、下两面于180℃同步挤出，经10℃压花辊压合成型，得到层状复合材料（中间层的质量600g/m2、上层厚度3mm、下层厚度6mm）。
实施例5
S1、将玻纤网格布浸渍于聚氨酯胶粘剂后，干燥，得到中间层；
S2、将SEBS 30份、PP 20份、碳酸钙15份、环烷油20份、2-苯乙基异氰酸酯4份、十六烷基异氰酸酯11份在混合机中混合均匀后，得到上层混合料；
S3、将SEBS 25份、PP 20份、碳酸钙30份、石蜡油20份、1,3-二丁基脲15份在混合机中混合均匀后，得到下层混合料；
S4、将上层混合料和下层混合料分别在中间层上、下两面于180℃同步挤出，经10℃压花辊压合成型，得到层状复合材料（中间层的质量600g/m2、上层厚度3mm、下层厚度6mm）。
实施例6
S1、将玻纤网格布浸渍于聚氨酯胶粘剂后，干燥，得到中间层；
S2、将SEBS 30份、PP 20份、碳酸钙15份、环烷油20份、2-苯乙基异氰酸酯6份、十六烷基异氰酸酯9份在混合机中混合均匀后，得到上层混合料；
S3、将SEBS 25份、PP 20份、碳酸钙30份、石蜡油20份、1,3-二丁基脲15份在混合机中混合均匀后，得到下层混合料；
S4、将上层混合料和下层混合料分别在中间层上、下两面于180℃同步挤出，经10℃压花辊压合成型，得到层状复合材料（中间层的质量600g/m2、上层厚度3mm、下层厚度6mm）。
实施例7
S1、将玻纤网格布浸渍于聚氨酯胶粘剂后，干燥，得到中间层；
S2、将SEBS 30份、PP 20份、碳酸钙15份、环烷油20份、2-苯乙基异氰酸酯8份、十六烷基异氰酸酯7份在混合机中混合均匀后，得到上层混合料；
S3、将SEBS 25份、PP 20份、碳酸钙30份、石蜡油20份、1,3-二丁基脲15份在混合机中混合均匀后，得到下层混合料；
S4、将上层混合料和下层混合料分别在中间层上、下两面于180℃同步挤出，经10℃压花辊压合成型，得到层状复合材料（中间层的质量600g/m2、上层厚度3mm、下层厚度6mm）。
实施例8
S1、将玻纤网格布浸渍于聚氨酯胶粘剂后，干燥，得到中间层；
S2、将SEBS 30份、PP 20份、碳酸钙15份、环烷油20份、2-苯乙基异氰酸酯10份、十六烷基异氰酸酯5份在混合机中混合均匀后，得到上层混合料；
S3、将SEBS 25份、PP 20份、碳酸钙30份、石蜡油20份、1,3-二丁基脲15份在混合机中混合均匀后，得到下层混合料；
S4、将上层混合料和下层混合料分别在中间层上、下两面于180℃同步挤出，经10℃压花辊压合成型，得到层状复合材料（中间层的质量600g/m2、上层厚度3mm、下层厚度6mm）。
实施例9
S1、将玻纤网格布浸渍于聚氨酯胶粘剂后，干燥，得到中间层；
S2、将SEBS 30份、PP 20份、碳酸钙15份、环烷油20份、十六烷基异氰酸酯15份在混合机中混合均匀后，得到上层混合料；
S3、将SEBS 25份、PP 20份、碳酸钙30份、石蜡油20份、1,3-二丁基脲15份在混合机中混合均匀后，得到下层混合料；
S4、将上层混合料和下层混合料分别在中间层上、下两面于180℃同步挤出，经10℃压花辊压合成型，得到层状复合材料（中间层的质量600g/m2、上层厚度3mm、下层厚度6mm）。
对比例1
S1、将玻纤网格布浸渍于聚氨酯胶粘剂后，干燥，得到中间层；
S2、将SEBS 30份、PP 20份、碳酸钙15份、环烷油20份、2-苯乙基异氰酸酯15份在混合机中混合均匀后，得到上层混合料；
S3、将SEBS 25份、PP 20份、碳酸钙30份、石蜡油20份、2-苯乙基异氰酸酯15份在混合机中混合均匀后，得到下层混合料；
S4、将上层混合料和下层混合料分别在中间层上、下两面于180℃同步挤出，经10℃压花辊压合成型，得到层状复合材料（中间层的质量600g/m2、上层厚度3mm、下层厚度6mm）。
对比例2
S1、将玻纤网格布浸渍于聚氨酯胶粘剂后，干燥，得到中间层；
S2、将SEBS 30份、PP 20份、碳酸钙15份、环烷油20份、1,3-二丁基脲15份在混合机中混合均匀后，得到上层混合料；
S3、将SEBS 25份、PP 20份、碳酸钙30份、石蜡油20份、1,3-二丁基脲15份在混合机中混合均匀后，得到下层混合料；
S4、将上层混合料和下层混合料分别在中间层上、下两面于180℃同步挤出，经10℃压花辊压合成型，得到层状复合材料（中间层的质量600g/m2、上层厚度3mm、下层厚度6mm）。
对比例3
S1、将玻纤网格布浸渍于聚氨酯胶粘剂后，干燥，得到中间层；
S2、将SEBS 30份、PP 20份、碳酸钙15份、环烷油20份在混合机中混合均匀后，得到上层混合料；
S3、将SEBS 25份、PP 20份、碳酸钙30份、石蜡油20份在混合机中混合均匀后，得到下层混合料；
S4、将上层混合料和下层混合料分别在中间层上、下两面于180℃同步挤出，经10℃压花辊压合成型，得到层状复合材料（中间层的质量600g/m2、上层厚度3mm、下层厚度6mm）。
将实施例1~9及对比例1~3得到的层状复合材料参考GB/T 4085-2015中的方法进行加热（80℃×24h）尺寸变化率和低温（-30℃×24h）尺寸变化率的测试；测试结果记录在表1。
表1 层状复合材料的加热尺寸变化率和低温尺寸变化率
由表1可以看出，本发明提供的层状复合材料的加热（80℃×24h）尺寸变化率在1.21％以下，低温（-30℃×24h）尺寸变化率在1.24％以下，具有低的高低温尺寸变化率。
实施例1~9与对比例1~3相比，实施例1~9中上层原料使用异氰酸酯基化合物，下层原料使用脲基化合物，对比例1中上、下层原料均使用异氰酸酯基化合物，对比例2中上、下层原料均使用脲基化合物，对比例3中未添加异氰酸酯基化合物和脲基化合物，实施例1~9得到的层状复合材料的加热（80℃×24h）尺寸变化率和低温（-30℃×24h）尺寸变化率低于对比例1~3，说明在上层原料中加入异氰酸酯基化合物，下层原料中加入脲基化合物可以降低层状复合材料的高低温尺寸变化率。
实施例4~8与实施例1~3、实施例9相比，实施例4~8中添加含有苯环异氰酸酯基化合物和不含苯环异氰酸酯基化合物，实施例1~3中添加含有苯环异氰酸酯基化合物，实施例9中添加不含苯环异氰酸酯基化合物，实施例4~8得到的层状复合材料的加热（80℃×24h）尺寸变化率和低温（-30℃×24h）尺寸变化率低于实施例1~3和实施例9，说明含有苯环异氰酸酯基化合物和不含苯环异氰酸酯基化合物配合使用，可以进一步降低层状复合材料的高低温尺寸变化率。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种层状复合材料，由上层、中间层和下层组成，其特征在于，所述中间层由纤维编织物浸聚氨酯胶粘剂得到；
所述上层的原料包括以下质量份的组分：SEBS 25~35份、PP 15~25份、填料10~20份、填充油15~25份、异氰酸酯基化合物10~20份；
所述下层的原料包括以下质量份的组分：SEBS 20~30份、PP 15~25份、填料25~35份、填充油15~25份、脲基化合物10~20份。
2.根据权利要求1所述的一种层状复合材料，其特征在于，所述异氰酸酯基化合物由含有苯环异氰酸酯基化合物和不含苯环异氰酸酯基化合物组成。
3.根据权利要求2所述的一种层状复合材料，其特征在于，所述含有苯环异氰酸酯基化合物和不含苯环异氰酸酯基化合物的质量比为4:11~8:7。
4.根据权利要求3所述的一种层状复合材料，其特征在于，所述含有苯环异氰酸酯基化合物为2-苯乙基异氰酸酯。
5.根据权利要求3所述的一种层状复合材料，其特征在于，所述不含苯环异氰酸酯基化合物为十六烷基异氰酸酯。
6.根据权利要求1所述的一种层状复合材料，其特征在于，所述脲基化合物包括1,3-二丁基脲、1,3-二丙基脲、对称二异丙基脲中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种层状复合材料，其特征在于，所述填料包括碳酸钙、白炭黑、炭黑中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种层状复合材料，其特征在于，所述填充油包括环烷油、石蜡油中的一种或两种。
9.根据权利要求1~8任意一项所述的一种层状复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将纤维编织物浸渍于聚氨酯胶粘剂后，干燥，得到中间层；
S2、分别将所述上层的原料和所述下层的原料混合均匀后，于中间层的上、下表面挤出，压合成型，得到层状复合材料。
10.根据权利要求1~8任意一项所述的一种层状复合材料或权利要求9所述的制备方法制备得到的层状复合材料在地板或卷材上的应用。
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