CN1313347A - 聚氨酯网状泡沫塑料及其制备方法 - Google Patents

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一种聚氨酯网状泡沫塑料及其制备方法,聚氨酯网状泡沫塑料主链由下述重复结构单元构成:Ar代表芳基其特征在于,它由一种或多种平均分子量为700～3000,羟值为32～310的多元醇,结构为65/35、80/20的二异氰酸酯及发泡剂、表面活性剂、催化剂组成,且其开孔率为95%以上。其制备方法是将上述组份混合、搅拌而成,其搅拌速度为2600～4000(rpm),搅拌时间为8～20秒。本发明的聚氨酯网状泡沫塑料具有全开孔网状结构,其应用范围更广,强度更高。

Description

聚氨酯网状泡沫塑料及其制备方法
本发明涉及一种聚氨酯泡沫塑料，特别是涉及一种具有网状结构，且开孔率大于95％的聚氨酯网状泡沫塑料及其制备方法。
泡沫塑料是以树脂为主要成份所制成的内部具有无数微小气孔的塑料。它包括聚氯乙烯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、脲醛泡沫塑料及聚氨酯泡沫塑料等。普通的聚氨酯泡沫塑料主要由平均分子量为3000，羟值为55的聚醚多元醇和结构为80/20的甲苯二异氰酸酯以及水、三氯一氟甲烷为发泡剂，有机硅为表面活性剂，N-已基吗啡、三亚已基二胺为催化剂的助剂构成，其主链由下述重复结构单元构成：
Figure A0110764900031
Ar代表芳基
泡沫塑料可通过机械法和化学法成型。传统泡沫塑料大多为闭孔或半开孔型，迄今为止，尚未见有关开孔型泡沫塑料的报道。由于闭孔型泡沫塑料中的气孔有膜而互相隔离，因而其应用范围有一定的局限，尤其不能用作过滤材料。
本发明的目的在于提供一种具有全开孔网状结构，应用范围更广，强度更高的聚氨酯网状泡沫塑料。
本发明的目的还在于提供一种工艺简单，易于控制网状结构的形成，且开孔率高的聚氨酯网状泡沫塑料的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供一种聚氨酯网状泡沫塑料，其主链由下述重复结构单元构成：Ar代表芳基其特征在于，它由一种或多种平均分子量为700～3000，羟值为32～310的多元醇，结构为65/35、80/20的二异氰酸酯及发泡剂、表面活性剂、催化剂组成，且其开孔率为95％以上。
所述多元醇为以甘油为起始剂的聚氧化丙烯多元醇、以三羟甲基丙烷为起始剂的聚氧化丙烯多元醇、蓖麻油、石腊油、聚酯多元醇、低羟值聚酯多元醇及三元醇。
所述发泡剂为水；催化剂为三乙烯二胺、辛酸亚锡、三乙烯二胺、N-已基吗啡、二桂酸二丁基锡；表面活性剂为有机硅。
该聚氨酯网状泡沫塑料的网状结构为五边形的十二面体。
本发明还提供了该聚氨酯网状泡沫塑料的制备方法，该方法是将平均分子量为700～3000，羟值为32～310的多元醇，结构为65/35、80/20的二异氰酸酯及发泡剂、表面活性剂、催化剂混合、搅拌而成，其搅拌速度为2600～4000(rpm)，搅拌时间为8～20秒。
本发明的贡献在于，它提供了一种开孔式的，具有网状结构的聚氨酯网状泡沫塑料，该网状泡沫塑料的开孔率大于95％，且其拉伸强度、断裂伸长率及撕裂强度均大大高于普通泡沫塑料。由于其具有优良的综合性能，因而可广泛应用于：
一、燃料油箱填充材料，在油箱内充满该网状泡沫塑料可减少因飞机、车辆、船只转向或其它动作引起的燃油晃动和局部缺油。被子弹击中或碰撞时，可防止油箱爆炸和燃烧，缓减油箱中燃油的泄露，使驾驶员赢得时间处理或返回基地，不同孔隙度的泡沫材料可防止不同燃油的爆炸。
二、优良的过滤材料，用网状泡沫塑料作过滤材料，具有流动阻力小和过滤率高的特点，能有效滤除粒径在15μm以上的微粒。若采用热压法将网状泡沫塑料压缩至原始高度1/20-1/2，则也可以滤除粒径小于15μm的微粒。另外，网状泡沫塑料容易洗涤干净，可反复使用。这是一种多功能而又经济的过滤材料，广泛用于工业生产、车辆和民用设备的过滤装置上。
三、纺织复合材料，普通的泡沫塑料已广泛用于织物泡沫复合材料，由于网状泡沫塑料其有更好的透气性柔软性以及更高的的撕裂和拉伸强度，因此，更适合用作纺织复合材料。
四、网状泡沫塑料的延伸产品：用网状泡沫作基材，可开发生产许多性能特异的功能材料，如网状陶瓷，其具耐高温、耐化学腐蚀和高强度特性。是一种非常理想的过滤材料，还可以制造网状金属材料等。
本发明的聚氨酯网状泡沫塑料的制备方法则通过控制混合时的搅拌速度和时间使得开孔式网状结构得以形成。
以下实施例将对本发明作更详尽的描述。
实施例1
聚氨酯网状泡沫塑料的制备：
将以甘油为起始剂的聚氧化丙烯多元醇85份(重量份)(羟值65.9，平均分子量2000，二元醇成分小于1％)；以三羟甲基丙烷为起始剂的聚氧化丙烯多元醇15份(羟值310，平均分子量700)；二异氰酸酯(65/35)48.7份与水3.5-5.8份，最优为4.5份；三已烯二胺0.1-0.21份，最优为0.15份；辛酸亚锡0.1-0.12份，最优为0.11份；有机硅1.5-1.8份，最优为1.7份同时加入反应器中，通过搅拌制成聚氨酯网状泡沫塑料共聚物。上述多元醇、二异氰酸酯及助剂均为公知产物。其中水为发泡剂；三乙烯二胺、辛酸亚锡为催化剂，有机硅为表面活性剂。制备而成的聚氨酯网状泡沫塑料的网状结构为五边形的十二面体。
本发明的制备方法是将平均分子量为2000，羟值为65.9的聚氧化丙烯多元醇，结构为65/35的二异氰酸酯及发泡剂、表面活性剂、催化剂混合、搅拌而成，本发明的关键是控制混合过程中的搅拌速度和搅拌时间，速度过快和过慢以及时间过长或过短都将难以形成网状结构，实验表明，其搅拌速度应控制在2600～4000(rpm)，最佳为3100(rpm)，搅拌时间应控制在8～20秒，最佳为10秒。
本发明的网状结构的形成机理在于，组份中的平均分子量为2000，羟值为65.9的多元醇具有延迟固化速度和使反应产生较大热量的作用，当发泡过程中放出的气体量达到最大时，泡孔膜还是液态，它足以破裂并流回至经络上，于是未完成固化的产品本身软化成为开孔网状聚氨酯泡沫。
实施例2
聚氨酯网状泡沫塑料的制备同实施例1，所不同的是，选用的多元醇及助剂不同，具体如下：
取聚酯多元醇90份(重量份)(羟值55，平均分子量3000)；低羟值聚酯多元醇20份(羟值32，平均分子量2000)；二异氰酸酯(65/35)50份与水3.5-5.5份，最优为4.5份；三已烯二胺0.1-0.15份，最优为0.13份；有机硅2.2-2.25份，最优为2.22份同时加入反应器中，通过搅拌制成聚氨酯网状泡沫塑料共聚物。上述多元醇、二异氰酸酯及助剂均为公知产物。
其制备方法与实施例1不同的是，将搅拌速度控制在4000(rpm)，搅拌时间控制在8秒。
实施例3
与实施例1、2不同的是，选用的多元醇及助剂不同，具体如下：取蓖麻油80份(重量份)(羟值180，平均分子量3000)；石腊油20份(羟值50，平均分子量2000)；二异氰酸酯(65/35)48份与水3.5-5.5份，最优为4.5份；三已烯二胺0.35-0.42份，最优为0.38份；有机硅1.0-1.8份，最优为1.5份同时加入反应器中，通过搅拌制成聚氨酯网状泡沫塑料共聚物。上述多元醇、二异氰酸酯及助剂均为公知产物。
其制备方法与实施例1、2不同的是，将搅拌速度控制在2600(rpm)，搅拌时间控制在12秒。
实施例4
取三元醇30份(重量份)(羟值50，平均分子量2800)；三元醇30份(羟值56，平均分子量3000)；二异氰酸酯(65/35)61份与水5.2-5.6份，最优为5.4份；三已烯二胺0.05-0.06份，最优为0.055份；二桂酸二丁基锡0.01-0.02，最优为0.0,5；辛酸亚锡0.1-0.2份，最优为0.15份；磷酸二甲苯酯1.24-1.28，最优为1.26；有机硅0.5-0.55份，最优为0.53份同时加入反应器中，通过搅拌制成聚氨酯网状泡沫塑料共聚物。其中二桂酸二丁基锡为催化剂，磷酸二甲苯酯为增塑剂，且上述多元醇、二异氰酸酯及助剂均为公知产物。
其制备方法与实施例1～3不同的是，将搅拌速度控制在3800(rpm)，搅拌时间控制在20秒。
本发明的聚氨酯网状泡沫塑料与普通闭孔和半开孔泡沫塑料的性能比较如表1：
表1
项目             普通泡沫     网状泡沫密度(kg/m3)          25           2525％压缩硬度          12            9(kg/20cm直径)拉伸强度(Mpa)        0.1         0.18断裂伸长率(％)       150          200撕裂强度(KN/cm)       11           25

Claims (5)

1、一种聚氨酯网状泡沫塑料，其主链由下述重复结构单元构成：
Figure A0110764900021
Ar代表芳基其特征在于，它由一种或多种平均分子量为700～3000，羟值为32～310的多元醇，结构为65/35或80/20的二异氰酸酯及发泡剂、表面活性剂、催化剂组成，且其开孔率为95％以上。
2、根据权利要求1所述的聚氨酯网状泡沫塑料，其特征在于，所述多元醇为以甘油为起始剂的聚氧化丙烯多元醇、以三羟甲基丙烷为起始剂的聚氧化丙烯多元醇、蓖麻油、石腊油、聚酯多元醇、低羟值聚酯多元醇及三元醇。
3、根据权利要求1所述的聚氨酯网状泡沫塑料，其特征在于，所述发泡剂为水；催化剂为三乙烯二胺、辛酸亚锡、三乙烯二胺、N-已基吗啡、二桂酸二丁基锡；表面活性剂为有机硅。
4、根据权利要求1至3中任一条所述的聚氨酯网状泡沫塑料，其特征在于，其网状结构为五边形的十二面体。
5、根据权利要求1所述的聚氨酯网状泡沫塑料的制备方法，其特征在于，将平均分子量为700～3000，羟值为32～310的多元醇，结构为65/35、80/20的二异氰酸酯及发泡剂、表面活性剂、催化剂混合、搅拌而成，其搅拌速度为2600～4000(rpm)，搅拌时间为8～20秒。
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