本發(fā)明涉及泡沫塑料材料領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料及其制備方法。

背景技術(shù)：

泡沫塑料是以塑料為基本組分并含有大量氣泡的聚合物材料，因此也可以說是以氣體為填料的復(fù)合塑料。與純塑料相比，它具有很多優(yōu)良的性能，如質(zhì)輕、比強度高、可吸收沖擊載荷、隔熱和隔音性能好等。因而在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。泡沫塑料自問世以來，其用途日益廣泛，品種不斷豐富，其中較為常見的傳統(tǒng)泡沫塑料主要有聚氨酯(pur)、聚苯乙烯(ps)、聚氯乙烯(pvc)、聚乙烯(pe)、酚醛樹脂(pf)等品種。聚氨酯泡沫塑料是以異氰酸酯和聚醚（或聚酯）多元醇為主要成分,經(jīng)發(fā)泡而成的泡沫材料，具有質(zhì)輕、隔熱，優(yōu)良的力學(xué)性能及耐化學(xué)腐蝕性能等特點，在滿足力學(xué)性能和抗熱變形性能的基礎(chǔ)上，易于加工，成本低，生產(chǎn)效率高，從而被廣泛用作石油化工管道，交通運輸，制冷裝置等領(lǐng)域，以及建筑物的保溫隔熱材料。泡沫塑料因其特有的性能，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展對其提出更高的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料，力學(xué)性能相比現(xiàn)有技術(shù)有很大的提高。

技術(shù)方案：一種復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將1mol/lnaoh溶液與經(jīng)活化的粉煤灰按固液比1∶15混合，在90℃下攪拌8-20h，然后水洗至中性、抽濾，恒溫干燥箱110℃烘干后加入殼聚糖醋酸溶液中，攪拌20-80min，同時滴加1.25mol/lnaoh溶液，使ph為8-9，慢速攪拌20min，水洗至中性、抽濾，恒溫干燥箱110℃烘干，研磨過180目篩，制得改性粉煤灰；

（2）將堿木質(zhì)素和30wt%雙氧水按1:(1-1.4)混合，然后加入0.5-3wt%的fe(oh)3，反應(yīng)溫度為50-60℃，時間為40-60min，反應(yīng)結(jié)束后，離心，用鹽酸處理，令木質(zhì)素析出，反復(fù)洗滌至中性，烘干得羥基化改性木質(zhì)素；

（3）按重量份稱?。壕埘ザ嘣?0-105份、三乙醇胺0.1-0.3份、辛酸亞錫0.4-0.6份、吐溫801-1.5份、碳酸鈣1-1.5份、交聯(lián)劑蔗糖4-8份、多異氰酸酯100-115份、淀粉納米晶體10-25份、纖維素納米晶須15-30份、羥基化改性木質(zhì)素35-55份、改性粉煤灰20-40份；

（4）將聚酯多元醇、三乙醇胺、辛酸亞錫、吐溫80、碳酸鈣、交聯(lián)劑蔗糖、淀粉納米晶體、纖維素納米晶須、羥基化改性木質(zhì)素、改性粉煤灰置于料罐中，高速攪拌25min，攪拌速度為1200-1800r/min，混合均勻，加入多異氰酸酯，繼續(xù)攪拌10-60s，控制反應(yīng)溫度在25-30℃，注入到預(yù)熱溫度為80℃的模具中發(fā)泡，再連同模具一起放入110℃烘箱中，烘4-5h后降溫至室溫，即得聚氨酯泡沫塑料。

進一步的，所述的一種復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料的制備方法，所述步驟（1）中活化粉煤灰為過150-220目篩分后馬弗爐300℃活化30min。

進一步的，所述的一種復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料的制備方法，所述步驟（1）中攪拌時間為12-18h。

進一步的，所述的一種復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料的制備方法，所述步驟（2）中堿木質(zhì)素和30wt%雙氧水混合比例為1:1.2，fe(oh)3的質(zhì)量分數(shù)為2wt%，反應(yīng)溫度為55℃，時間為50min。

進一步的，所述的一種復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料的制備方法，所述步驟（3）中按重量份稱取：聚酯多元醇95-105份、三乙醇胺0.2-0.3份、辛酸亞錫0.4-0.5份、吐溫80為1.1-1.4份、碳酸鈣1.1-1.3份、交聯(lián)劑蔗糖5-6份、多異氰酸酯105-115份、淀粉納米晶體15-20份、纖維素納米晶須20-25份、羥基化改性木質(zhì)素40-50份、改性粉煤灰25-35份。

進一步的，所述的一種復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料的制備方法，所述步驟（4）中攪拌速度為1400-1600r/min，加入多異氰酸酯后繼續(xù)攪拌20-40s，反應(yīng)溫度為28℃。

上述一種復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料，所述復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料是由上述任一項所述的方法制備而成。

有益效果：本發(fā)明的復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料具有很高的壓縮模量，最高可達29.24mpa，拉伸強度可達0.65mpa，斷裂伸長率可達295.26%。這是由于改性的兩種填料與熱塑性聚氨酯的相互作用主要是氫鍵作用，也就是填料表面的活性基團(主要是-oh)與聚氨酯分子之間形成氫鍵。除了氫鍵作用外，填料表面的活性基團與未固化的聚氨酯樹脂間還有一定的化學(xué)作用。

具體實施方式

實施例1

一種復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料的制備方法，包括以下步驟：（1）將1mol/lnaoh溶液與經(jīng)活化的粉煤灰按固液比1∶15混合，在90℃下攪拌8h，然后水洗至中性、抽濾，恒溫干燥箱110℃烘干后加入殼聚糖醋酸溶液中，攪拌80min，同時滴加1.25mol/lnaoh溶液，使ph為8，慢速攪拌20min，水洗至中性、抽濾，恒溫干燥箱110℃烘干，研磨過180目篩，制得改性粉煤灰；（2）將堿木質(zhì)素和30wt%雙氧水按1:1混合，然后加入3wt%的fe(oh)3，反應(yīng)溫度為50℃，時間為60min，反應(yīng)結(jié)束后，離心，用鹽酸處理，令木質(zhì)素析出，反復(fù)洗滌至中性，烘干得羥基化改性木質(zhì)素；（3）按重量份稱?。壕埘ザ嘣?0份、三乙醇胺0.1份、辛酸亞錫0.4份、吐溫80為1.5份、碳酸鈣1.5份、交聯(lián)劑蔗糖4份、多異氰酸酯100份、淀粉納米晶體10份、纖維素納米晶須30份、羥基化改性木質(zhì)素35份、改性粉煤灰40份；（4）將聚酯多元醇、三乙醇胺、辛酸亞錫、吐溫80、碳酸鈣、交聯(lián)劑蔗糖、淀粉納米晶體、纖維素納米晶須、羥基化改性木質(zhì)素、改性粉煤灰置于料罐中，高速攪拌25min，攪拌速度為1200r/min，混合均勻，加入多異氰酸酯，繼續(xù)攪拌60s，控制反應(yīng)溫度在25℃，注入到預(yù)熱溫度為80℃的模具中發(fā)泡，再連同模具一起放入110℃烘箱中，烘4h后降溫至室溫，即得聚氨酯泡沫塑料。

實施例2

一種復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料的制備方法，包括以下步驟：（1）將1mol/lnaoh溶液與經(jīng)活化的粉煤灰按固液比1∶15混合，在90℃下攪拌20h，然后水洗至中性、抽濾，恒溫干燥箱110℃烘干后加入殼聚糖醋酸溶液中，攪拌20min，同時滴加1.25mol/lnaoh溶液，使ph為9，慢速攪拌20min，水洗至中性、抽濾，恒溫干燥箱110℃烘干，研磨過180目篩，制得改性粉煤灰；（2）將堿木質(zhì)素和30wt%雙氧水按1:1.4混合，然后加入0.5wt%的fe(oh)3，反應(yīng)溫度為60℃，時間為40min，反應(yīng)結(jié)束后，離心，用鹽酸處理，令木質(zhì)素析出，反復(fù)洗滌至中性，烘干得羥基化改性木質(zhì)素；（3）按重量份稱取：聚酯多元醇105份、三乙醇胺0.3份、辛酸亞錫0.6份、吐溫80為1份、碳酸鈣1份、交聯(lián)劑蔗糖8份、多異氰酸酯115份、淀粉納米晶體25份、纖維素納米晶須15份、羥基化改性木質(zhì)素55份、改性粉煤灰20份；（4）將聚酯多元醇、三乙醇胺、辛酸亞錫、吐溫80、碳酸鈣、交聯(lián)劑蔗糖、淀粉納米晶體、纖維素納米晶須、羥基化改性木質(zhì)素、改性粉煤灰置于料罐中，高速攪拌25min，攪拌速度為1800r/min，混合均勻，加入多異氰酸酯，繼續(xù)攪拌10s，控制反應(yīng)溫度在30℃，注入到預(yù)熱溫度為80℃的模具中發(fā)泡，再連同模具一起放入110℃烘箱中，烘5h后降溫至室溫，即得聚氨酯泡沫塑料。

實施例3

一種復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料的制備方法，包括以下步驟：（1）將1mol/lnaoh溶液與經(jīng)活化的粉煤灰按固液比1∶15混合，在90℃下攪拌12h，然后水洗至中性、抽濾，恒溫干燥箱110℃烘干后加入殼聚糖醋酸溶液中，攪拌80min，同時滴加1.25mol/lnaoh溶液，使ph為8，慢速攪拌20min，水洗至中性、抽濾，恒溫干燥箱110℃烘干，研磨過180目篩，制得改性粉煤灰；（2）將堿木質(zhì)素和30wt%雙氧水按1:1.2混合，然后加入2wt%的fe(oh)3，反應(yīng)溫度為55℃，時間為50min，反應(yīng)結(jié)束后，離心，用鹽酸處理，令木質(zhì)素析出，反復(fù)洗滌至中性，烘干得羥基化改性木質(zhì)素；（3）按重量份稱?。壕埘ザ嘣?5份、三乙醇胺0.2份、辛酸亞錫0.5份、吐溫80為1.4份、碳酸鈣1.1份、交聯(lián)劑蔗糖5份、多異氰酸酯105份、淀粉納米晶體15份、纖維素納米晶須25份、羥基化改性木質(zhì)素40份、改性粉煤灰25份；（4）將聚酯多元醇、三乙醇胺、辛酸亞錫、吐溫80、碳酸鈣、交聯(lián)劑蔗糖、淀粉納米晶體、纖維素納米晶須、羥基化改性木質(zhì)素、改性粉煤灰置于料罐中，高速攪拌25min，攪拌速度為1400r/min，混合均勻，加入多異氰酸酯，繼續(xù)攪拌40s，控制反應(yīng)溫度在28℃，注入到預(yù)熱溫度為80℃的模具中發(fā)泡，再連同模具一起放入110℃烘箱中，烘4h后降溫至室溫，即得聚氨酯泡沫塑料。

實施例4

一種復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料的制備方法，包括以下步驟：（1）將1mol/lnaoh溶液與經(jīng)活化的粉煤灰按固液比1∶15混合，在90℃下攪拌18h，然后水洗至中性、抽濾，恒溫干燥箱110℃烘干后加入殼聚糖醋酸溶液中，攪拌20min，同時滴加1.25mol/lnaoh溶液，使ph為9，慢速攪拌20min，水洗至中性、抽濾，恒溫干燥箱110℃烘干，研磨過180目篩，制得改性粉煤灰；（2）將堿木質(zhì)素和30wt%雙氧水按1:1.2混合，然后加入2wt%的fe(oh)3，反應(yīng)溫度為55℃，時間為50min，反應(yīng)結(jié)束后，離心，用鹽酸處理，令木質(zhì)素析出，反復(fù)洗滌至中性，烘干得羥基化改性木質(zhì)素；（3）按重量份稱?。壕埘ザ嘣?05份、三乙醇胺0.3份、辛酸亞錫0.4份、吐溫80為1.1份、碳酸鈣1.3份、交聯(lián)劑蔗糖6份、多異氰酸酯115份、淀粉納米晶體20份、纖維素納米晶須20份、羥基化改性木質(zhì)素50份、改性粉煤灰35份；（4）將聚酯多元醇、三乙醇胺、辛酸亞錫、吐溫80、碳酸鈣、交聯(lián)劑蔗糖、淀粉納米晶體、纖維素納米晶須、羥基化改性木質(zhì)素、改性粉煤灰置于料罐中，高速攪拌25min，攪拌速度為1600r/min，混合均勻，加入多異氰酸酯，繼續(xù)攪拌20s，控制反應(yīng)溫度在28℃，注入到預(yù)熱溫度為80℃的模具中發(fā)泡，再連同模具一起放入110℃烘箱中，烘5h后降溫至室溫，即得聚氨酯泡沫塑料。

實施例5

一種復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料的制備方法，包括以下步驟：（1）將1mol/lnaoh溶液與經(jīng)活化的粉煤灰按固液比1∶15混合，在90℃下攪拌15h，然后水洗至中性、抽濾，恒溫干燥箱110℃烘干后加入殼聚糖醋酸溶液中，攪拌45min，同時滴加1.25mol/lnaoh溶液，使ph為9，慢速攪拌20min，水洗至中性、抽濾，恒溫干燥箱110℃烘干，研磨過180目篩，制得改性粉煤灰；（2）將堿木質(zhì)素和30wt%雙氧水按1:1.2混合，然后加入2wt%的fe(oh)3，反應(yīng)溫度為55℃，時間為50min，反應(yīng)結(jié)束后，離心，用鹽酸處理，令木質(zhì)素析出，反復(fù)洗滌至中性，烘干得羥基化改性木質(zhì)素；（3）按重量份稱?。壕埘ザ嘣?00份、三乙醇胺0.25份、辛酸亞錫0.45份、吐溫80為1.3份、碳酸鈣1.2份、交聯(lián)劑蔗糖6份、多異氰酸酯110份、淀粉納米晶體18份、纖維素納米晶須22份、羥基化改性木質(zhì)素45份、改性粉煤灰30份；（4）將聚酯多元醇、三乙醇胺、辛酸亞錫、吐溫80、碳酸鈣、交聯(lián)劑蔗糖、淀粉納米晶體、纖維素納米晶須、羥基化改性木質(zhì)素、改性粉煤灰置于料罐中，高速攪拌25min，攪拌速度為1500r/min，混合均勻，加入多異氰酸酯，繼續(xù)攪拌30s，控制反應(yīng)溫度在28℃，注入到預(yù)熱溫度為80℃的模具中發(fā)泡，再連同模具一起放入110℃烘箱中，烘5h后降溫至室溫，即得聚氨酯泡沫塑料。

對比例1

一種復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料的制備方法，包括以下步驟：（1）將堿木質(zhì)素和30wt%雙氧水按1:1混合，然后加入3wt%的fe(oh)3，反應(yīng)溫度為50℃，時間為60min，反應(yīng)結(jié)束后，離心，用鹽酸處理，令木質(zhì)素析出，反復(fù)洗滌至中性，烘干得羥基化改性木質(zhì)素；（2）按重量份稱?。壕埘ザ嘣?0份、三乙醇胺0.1份、辛酸亞錫0.4份、吐溫80為1.5份、碳酸鈣1.5份、交聯(lián)劑蔗糖4份、多異氰酸酯100份、淀粉納米晶體10份、纖維素納米晶須30份、羥基化改性木質(zhì)素35份；（3）將聚酯多元醇、三乙醇胺、辛酸亞錫、吐溫80、碳酸鈣、交聯(lián)劑蔗糖、淀粉納米晶體、纖維素納米晶須、羥基化改性木質(zhì)素置于料罐中，高速攪拌25min，攪拌速度為1200r/min，混合均勻，加入多異氰酸酯，繼續(xù)攪拌60s，控制反應(yīng)溫度在25℃，注入到預(yù)熱溫度為80℃的模具中發(fā)泡，再連同模具一起放入110℃烘箱中，烘4h后降溫至室溫，即得聚氨酯泡沫塑料。

對比例2

一種復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料的制備方法，包括以下步驟：（1）將1mol/lnaoh溶液與經(jīng)活化的粉煤灰按固液比1∶15混合，在90℃下攪拌20h，然后水洗至中性、抽濾，恒溫干燥箱110℃烘干后加入殼聚糖醋酸溶液中，攪拌20min，同時滴加1.25mol/lnaoh溶液，使ph為9，慢速攪拌20min，水洗至中性、抽濾，恒溫干燥箱110℃烘干，研磨過180目篩，制得改性粉煤灰；（2）按重量份稱?。壕埘ザ嘣?05份、三乙醇胺0.3份、辛酸亞錫0.6份、吐溫80為1份、碳酸鈣1份、交聯(lián)劑蔗糖8份、多異氰酸酯115份、淀粉納米晶體25份、纖維素納米晶須15份、改性粉煤灰20份；（3）將聚酯多元醇、三乙醇胺、辛酸亞錫、吐溫80、碳酸鈣、交聯(lián)劑蔗糖、淀粉納米晶體、纖維素納米晶須、改性粉煤灰置于料罐中，高速攪拌25min，攪拌速度為1800r/min，混合均勻，加入多異氰酸酯，繼續(xù)攪拌10s，控制反應(yīng)溫度在30℃，注入到預(yù)熱溫度為80℃的模具中發(fā)泡，再連同模具一起放入110℃烘箱中，烘5h后降溫至室溫，即得聚氨酯泡沫塑料。

本發(fā)明材料的各項性能指標見下表，我們可以看到本復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料具有很高的壓縮模量，最高可達29.24mpa，拉伸強度可達0.65mpa，斷裂伸長率可達295.26%。這是由于改性的兩種填料與熱塑性聚氨酯的相互作用主要是氫鍵作用，也就是填料表面的活性基團(主要是-oh)與聚氨酯分子之間形成氫鍵。除了氫鍵作用外，填料表面的活性基團與未固化的聚氨酯樹脂間還有一定的化學(xué)作用。

表1復(fù)合改性聚氨酯型泡沫塑料的各項性能指標