專利名稱：聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚氨酯泡沫塑料，特別是涉及一種具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且開孔率大于95％的聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料及其制備方法。
泡沫塑料是以樹脂為主要成份所制成的內(nèi)部具有無數(shù)微小氣孔的塑料。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為3000，羥值為55的聚醚多元醇和結(jié)構(gòu)為80/20的甲苯二異氰酸酯以及水、三氯一氟甲烷為發(fā)泡劑，有機(jī)硅為表面活性劑，N-已基嗎啡、三亞已基二胺為催化劑的助劑構(gòu)成，其主鏈由下述重復(fù)結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成 Ar代表芳基泡沫塑料可通過機(jī)械法和化學(xué)法成型。傳統(tǒng)泡沫塑料大多為閉孔或半開孔型，迄今為止，尚未見有關(guān)開孔型泡沫塑料的報道。由于閉孔型泡沫塑料中的氣孔有膜而互相隔離，因而其應(yīng)用范圍有一定的局限，尤其不能用作過濾材料。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有全開孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，應(yīng)用范圍更廣，強(qiáng)度更高的聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料。
本發(fā)明的目的還在于提供一種工藝簡單，易于控制網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，且開孔率高的聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料，其主鏈由下述重復(fù)結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成 Ar代表芳基其特征在于，它由一種或多種平均分子量為700～3000，羥值為32～310的多元醇，結(jié)構(gòu)為65/35、80/20的二異氰酸酯及發(fā)泡劑、表面活性劑、催化劑組成，且其開孔率為95％以上。
所述多元醇為以甘油為起始劑的聚氧化丙烯多元醇、以三羥甲基丙烷為起始劑的聚氧化丙烯多元醇、蓖麻油、石臘油、聚酯多元醇、低羥值聚酯多元醇及三元醇。
所述發(fā)泡劑為水；催化劑為三乙烯二胺、辛酸亞錫、三乙烯二胺、N-已基嗎啡、二桂酸二丁基錫；表面活性劑為有機(jī)硅。
該聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為五邊形的十二面體。
本發(fā)明還提供了該聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料的制備方法，該方法是將平均分子量為700～3000，羥值為32～310的多元醇，結(jié)構(gòu)為65/35、80/20的二異氰酸酯及發(fā)泡劑、表面活性劑、催化劑混合、攪拌而成，其攪拌速度為2600～4000(rpm)，攪拌時間為8～20秒。
本發(fā)明的貢獻(xiàn)在于，它提供了一種開孔式的，具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料，該網(wǎng)狀泡沫塑料的開孔率大于95％，且其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率及撕裂強(qiáng)度均大大高于普通泡沫塑料。由于其具有優(yōu)良的綜合性能，因而可廣泛應(yīng)用于一、燃料油箱填充材料，在油箱內(nèi)充滿該網(wǎng)狀泡沫塑料可減少因飛機(jī)、車輛、船只轉(zhuǎn)向或其它動作引起的燃油晃動和局部缺油。被子彈擊中或碰撞時，可防止油箱爆炸和燃燒，緩減油箱中燃油的泄露，使駕駛員贏得時間處理或返回基地，不同孔隙度的泡沫材料可防止不同燃油的爆炸。
二、優(yōu)良的過濾材料，用網(wǎng)狀泡沫塑料作過濾材料，具有流動阻力小和過濾率高的特點(diǎn)，能有效濾除粒徑在15μm以上的微粒。若采用熱壓法將網(wǎng)狀泡沫塑料壓縮至原始高度1/20-1/2，則也可以濾除粒徑小于15μm的微粒。另外，網(wǎng)狀泡沫塑料容易洗滌干凈，可反復(fù)使用。這是一種多功能而又經(jīng)濟(jì)的過濾材料，廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)、車輛和民用設(shè)備的過濾裝置上。
三、紡織復(fù)合材料，普通的泡沫塑料已廣泛用于織物泡沫復(fù)合材料，由于網(wǎng)狀泡沫塑料其有更好的透氣性柔軟性以及更高的的撕裂和拉伸強(qiáng)度，因此，更適合用作紡織復(fù)合材料。
四、網(wǎng)狀泡沫塑料的延伸產(chǎn)品用網(wǎng)狀泡沫作基材，可開發(fā)生產(chǎn)許多性能特異的功能材料，如網(wǎng)狀陶瓷，其具耐高溫、耐化學(xué)腐蝕和高強(qiáng)度特性。是一種非常理想的過濾材料，還可以制造網(wǎng)狀金屬材料等。
本發(fā)明的聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料的制備方法則通過控制混合時的攪拌速度和時間使得開孔式網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)得以形成。
以下實(shí)施例將對本發(fā)明作更詳盡的描述。
實(shí)施例1聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料的制備將以甘油為起始劑的聚氧化丙烯多元醇85份(重量份)(羥值65.9，平均分子量2000，二元醇成分小于1％)；以三羥甲基丙烷為起始劑的聚氧化丙烯多元醇15份(羥值310，平均分子量700)；二異氰酸酯(65/35)48.7份與水3.5-5.8份，最優(yōu)為4.5份；三已烯二胺0.1-0.21份，最優(yōu)為0.15份；辛酸亞錫0.1-0.12份，最優(yōu)為0.11份；有機(jī)硅1.5-1.8份，最優(yōu)為1.7份同時加入反應(yīng)器中，通過攪拌制成聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料共聚物。上述多元醇、二異氰酸酯及助劑均為公知產(chǎn)物。其中水為發(fā)泡劑；三乙烯二胺、辛酸亞錫為催化劑，有機(jī)硅為表面活性劑。制備而成的聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為五邊形的十二面體。
本發(fā)明的制備方法是將平均分子量為2000，羥值為65.9的聚氧化丙烯多元醇，結(jié)構(gòu)為65/35的二異氰酸酯及發(fā)泡劑、表面活性劑、催化劑混合、攪拌而成，本發(fā)明的關(guān)鍵是控制混合過程中的攪拌速度和攪拌時間，速度過快和過慢以及時間過長或過短都將難以形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，實(shí)驗表明，其攪拌速度應(yīng)控制在2600～4000(rpm)，最佳為3100(rpm)，攪拌時間應(yīng)控制在8～20秒，最佳為10秒。
本發(fā)明的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理在于，組份中的平均分子量為2000，羥值為65.9的多元醇具有延遲固化速度和使反應(yīng)產(chǎn)生較大熱量的作用，當(dāng)發(fā)泡過程中放出的氣體量達(dá)到最大時，泡孔膜還是液態(tài)，它足以破裂并流回至經(jīng)絡(luò)上，于是未完成固化的產(chǎn)品本身軟化成為開孔網(wǎng)狀聚氨酯泡沫。
實(shí)施例2聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料的制備同實(shí)施例1，所不同的是，選用的多元醇及助劑不同，具體如下取聚酯多元醇90份(重量份)(羥值55，平均分子量3000)；低羥值聚酯多元醇20份(羥值32，平均分子量2000)；二異氰酸酯(65/35)50份與水3.5-5.5份，最優(yōu)為4.5份；三已烯二胺0.1-0.15份，最優(yōu)為0.13份；有機(jī)硅2.2-2.25份，最優(yōu)為2.22份同時加入反應(yīng)器中，通過攪拌制成聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料共聚物。上述多元醇、二異氰酸酯及助劑均為公知產(chǎn)物。
其制備方法與實(shí)施例1不同的是，將攪拌速度控制在4000(rpm)，攪拌時間控制在8秒。
實(shí)施例3與實(shí)施例1、2不同的是，選用的多元醇及助劑不同，具體如下取蓖麻油80份(重量份)(羥值180，平均分子量3000)；石臘油20份(羥值50，平均分子量2000)；二異氰酸酯(65/35)48份與水3.5-5.5份，最優(yōu)為4.5份；三已烯二胺0.35-0.42份，最優(yōu)為0.38份；有機(jī)硅1.0-1.8份，最優(yōu)為1.5份同時加入反應(yīng)器中，通過攪拌制成聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料共聚物。上述多元醇、二異氰酸酯及助劑均為公知產(chǎn)物。
其制備方法與實(shí)施例1、2不同的是，將攪拌速度控制在2600(rpm)，攪拌時間控制在12秒。
實(shí)施例4取三元醇30份(重量份)(羥值50，平均分子量2800)；三元醇30份(羥值56，平均分子量3000)；二異氰酸酯(65/35)61份與水5.2-5.6份，最優(yōu)為5.4份；三已烯二胺0.05-0.06份，最優(yōu)為0.055份；二桂酸二丁基錫0.01-0.02，最優(yōu)為0.0,5；辛酸亞錫0.1-0.2份，最優(yōu)為0.15份；磷酸二甲苯酯1.24-1.28，最優(yōu)為1.26；有機(jī)硅0.5-0.55份，最優(yōu)為0.53份同時加入反應(yīng)器中，通過攪拌制成聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料共聚物。其中二桂酸二丁基錫為催化劑，磷酸二甲苯酯為增塑劑，且上述多元醇、二異氰酸酯及助劑均為公知產(chǎn)物。
其制備方法與實(shí)施例1～3不同的是，將攪拌速度控制在3800(rpm)，攪拌時間控制在20秒。
本發(fā)明的聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料與普通閉孔和半開孔泡沫塑料的性能比較如表1表1項目 普通泡沫 網(wǎng)狀泡沫密度(kg/m3) 25 2525％壓縮硬度 129(kg/20cm直徑)拉伸強(qiáng)度(Mpa)0.1 0.18斷裂伸長率(％) 150 200撕裂強(qiáng)度(KN/cm) 11 2權(quán)利要求
1.一種聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料，其主鏈由下述重復(fù)結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成 Ar代表芳基其特征在于，它由一種或多種平均分子量為700～3000，羥值為32～310的多元醇，結(jié)構(gòu)為65/35或80/20的二異氰酸酯及發(fā)泡劑、表面活性劑、催化劑組成，且其開孔率為95％以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料，其特征在于，所述多元醇為以甘油為起始劑的聚氧化丙烯多元醇、以三羥甲基丙烷為起始劑的聚氧化丙烯多元醇、蓖麻油、石臘油、聚酯多元醇、低羥值聚酯多元醇及三元醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料，其特征在于，所述發(fā)泡劑為水；催化劑為三乙烯二胺、辛酸亞錫、三乙烯二胺、N-已基嗎啡、二桂酸二丁基錫；表面活性劑為有機(jī)硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一條所述的聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料，其特征在于，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為五邊形的十二面體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料的制備方法，其特征在于，將平均分子量為700～3000，羥值為32～310的多元醇，結(jié)構(gòu)為65/35、80/20的二異氰酸酯及發(fā)泡劑、表面活性劑、催化劑混合、攪拌而成，其攪拌速度為2600～4000(rpm)，攪拌時間為8～20秒。
全文摘要
一種聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料及其制備方法,聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料主鏈由下述重復(fù)結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成:Ar代表芳基其特征在于,它由一種或多種平均分子量為700～3000,羥值為32～310的多元醇,結(jié)構(gòu)為65/35、80/20的二異氰酸酯及發(fā)泡劑、表面活性劑、催化劑組成,且其開孔率為95%以上。其制備方法是將上述組份混合、攪拌而成,其攪拌速度為2600～4000(rpm),攪拌時間為8～20秒。本發(fā)明的聚氨酯網(wǎng)狀泡沫塑料具有全開孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其應(yīng)用范圍更廣,強(qiáng)度更高。
文檔編號C08G18/40GK1313347SQ01107649
公開日2001年9月19日 申請日期2001年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月21日
發(fā)明者楊衛(wèi) 申請人:楊衛(wèi)