一種基于高溫氣體熱分解法制備網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種制備網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]網(wǎng)狀新型材料是一個(gè)新興的領(lǐng)域，網(wǎng)狀聚氨酯泡沫作為一種性能優(yōu)良的材料可廣泛應(yīng)用于空調(diào)、建筑環(huán)境、建筑材料、冶金、醫(yī)學(xué)、污水處理、能源等多個(gè)領(lǐng)域，并已成為泡沫領(lǐng)域一個(gè)重要的分支，未來將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重大作用，發(fā)展前景十分廣闊。
[0003]目前已有的聚氨酯泡沫網(wǎng)化處理的方法有堿液處理法和蒸汽水解法，這兩種方法制得的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫材料經(jīng)絡(luò)邊緣光滑度較高，但由于這兩種方法均得在外層材料被除膜后，內(nèi)層材料才會(huì)接觸到堿液或蒸汽，即網(wǎng)化環(huán)境會(huì)由外向內(nèi)逐漸侵入，這樣就使得材料的各個(gè)部位在網(wǎng)化環(huán)境中暴露的時(shí)間長度不一致，所以制備出的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的網(wǎng)化均勻度很差。因此，這兩種方法在待處理對象的尺寸、種類上有很大的局限性，若待處理對象尺寸較大或窗膜較厚，則極易造成外層材料的經(jīng)絡(luò)物理損失嚴(yán)重，力學(xué)性能嚴(yán)重降低，而內(nèi)層材料的開孔度極低，窗膜還未被除去，因此網(wǎng)化率也得不到保證，因此這兩種方法僅能處理外形尺寸較小且窗膜較薄的聚氨酯聚氨酯泡沫材料。同時(shí)，堿液處理法的三廢很嚴(yán)重，節(jié)能環(huán)保性差，蒸汽水解法耗時(shí)長，生產(chǎn)效率低下，可見這兩種方法均具有一定的缺點(diǎn)，不利于網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的工業(yè)生產(chǎn)和推廣使用。目前中國對于網(wǎng)狀聚氨酯泡沫材料處于供不應(yīng)求的階段，大部分材料都要依靠進(jìn)口，而導(dǎo)致這一現(xiàn)象出現(xiàn)的根本原因就是以往傳統(tǒng)的制備方法均不能滿足我國目前的生產(chǎn)使用要求。因此，研究一種新的既能保證材料的物理性能和開孔度，又能保證其網(wǎng)化均勻度和網(wǎng)化率，且環(huán)保高效、可規(guī)?；a(chǎn)的聚氨酯泡沫網(wǎng)化處理方法十分必要。
[0004]中國專利CN1233741C將可溶性泡沫微球與聚氨酯原材料混合，在常溫或加熱下固化定型，形成以微球?yàn)橹?，含有可溶性泡沫微球的聚氨酷泡沫體，然后用溶劑將可溶性泡沫微球溶解，從而得到網(wǎng)狀的聚氨酯泡沫材料，該方法制得的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫網(wǎng)化率和網(wǎng)化均勻度均較高，經(jīng)絡(luò)物理性能也不會(huì)被削減，但制得的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的開孔度低，且經(jīng)絡(luò)邊緣不規(guī)則、不光滑，不能滿足其作為網(wǎng)狀陶瓷、網(wǎng)狀金屬等材料的基體材料的功能要求。中國專CN103568327A也提出了一種聚氨酯泡沫材料網(wǎng)化處理的方法，該方法是利用爆破沖擊波從外至內(nèi)沖破聚氨酯泡沫材料的窗膜達(dá)到網(wǎng)化處理的目的，因此制備出的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫網(wǎng)化均勻度和經(jīng)絡(luò)物理性能均較高，但會(huì)有不規(guī)則鋸齒形窗膜殘留，因此其開孔度不理想，經(jīng)絡(luò)邊緣光滑度也較低，同樣不符合后續(xù)作為基體材料的使用要求，并且可燃?xì)怏w只存在于聚氨酯泡沫材料外部，沖擊波由外向內(nèi)沖破聚氨酯泡沫材料的窗膜，當(dāng)沖擊波傳播到聚氨酯泡沫材料內(nèi)部時(shí)，極易由于沖擊波衰減到無法繼續(xù)沖破窗膜而導(dǎo)致網(wǎng)化過程失效，因此網(wǎng)化率得不到保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為解決目前網(wǎng)狀聚氨酯泡沫制備方法的材料經(jīng)絡(luò)物理損失嚴(yán)重、開孔度低、網(wǎng)化均勻度差、網(wǎng)化率低、經(jīng)絡(luò)邊緣不規(guī)則和不光滑以及處理對象尺寸受限的問題，而提供一種基于高溫氣體熱分解法制備網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的方法。
[0006]聚氨酯泡沫的體積為VI時(shí)基于高溫氣體熱分解法，制備網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的方法，是按以下步驟完成的:
[0007]一、破膜過程:向裝有聚氨酯泡沫的密閉容器中充入氣體I，直到密閉容器內(nèi)的壓力升至P1，再在P1下保壓時(shí)間tl，再進(jìn)行放氣，使密閉容器內(nèi)的壓力降至P2 ;
[0008]二、充氣過程:向密閉容器內(nèi)充入氣體II使容器內(nèi)壓力升至P3，再在P3下靜置時(shí)間t2 ；
[0009]三、熱分解過程:點(diǎn)火，再靜置時(shí)間t3 ；
[0010]四、冷卻過程:以A的放氣速率對密閉容器內(nèi)氣體進(jìn)行放氣，直至密閉容器的內(nèi)的壓力降至P4 ;再以B的充氣速率向密閉容器中充入溫度為T1的氣體III，同時(shí)以C的放氣速率進(jìn)行放氣，當(dāng)密閉容器的內(nèi)的溫度降至室溫，即完成高溫氣體熱分解網(wǎng)化處理，得到網(wǎng)狀聚氨酯泡沫。
[0011]聚氨酯泡沫的體積為V2時(shí)基于高溫氣體熱分解法，制備網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的方法是按以下步驟完成的:
[0012]—、充氣破膜過程:向裝有聚氨酯泡沫的密閉容器中充入氣體IV，直到密閉容器內(nèi)的壓力升至P5，再在P5下保壓時(shí)間t4 ;
[0013]二、熱分解過程:點(diǎn)火，再靜置時(shí)間t5 ；
[0014]三、冷卻過程:將密閉容器以D的放氣速率進(jìn)行放氣至密閉容器的內(nèi)的壓力為P5 ；再以E m3/s的充氣速率向密閉容器中充入溫度為T2的氣體V，同時(shí)以F m3/s的放氣速率進(jìn)行放氣，當(dāng)密閉容器的內(nèi)的溫度降至室溫，即完成高溫氣體熱分解網(wǎng)化處理，得到網(wǎng)狀聚氨酯泡沫。
[0015]本發(fā)明提供了一種基于高溫氣體熱分解法制備網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的方法，該方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]一、可同時(shí)保證網(wǎng)狀聚氨酯泡沫材料的物理性能、開孔度、網(wǎng)化均勻度和網(wǎng)化率以及經(jīng)絡(luò)的光滑度，其中，開孔度可達(dá)95 %?100 %，網(wǎng)化率可達(dá)98 %以上，可以滿足其各種功能的使用要求。
[0017]二、本發(fā)明對待處理聚氨酯泡沫材料的尺寸、種類沒有限制。
[0018]三、本發(fā)明節(jié)能環(huán)保、生產(chǎn)效率高，完全可以替代現(xiàn)有的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫材料的制備方法進(jìn)行規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)和推廣使用。
[0019]本發(fā)明可獲得一種基于高溫氣體熱分解法制備網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的方法。
【附圖說明】
[0020]圖1為實(shí)施例一制備的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的數(shù)碼照片圖；
[0021]圖2為實(shí)施例二制備的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的數(shù)碼照片圖；
[0022]圖3為實(shí)施例三制備的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的數(shù)碼照片圖；
[0023]圖4為實(shí)施例四制備的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的數(shù)碼照片圖；
[0024]圖5為實(shí)施例五制備的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的數(shù)碼照片圖；
[0025]圖6為實(shí)施例六制備的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的數(shù)碼照片圖；
[0026]圖7為實(shí)施例七制備的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的數(shù)碼照片圖；
[0027]圖8為實(shí)施例八制備的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的數(shù)碼照片圖；
[0028]圖9為實(shí)施例九制備的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的數(shù)碼照片圖；
[0029]圖10為實(shí)施例十制備的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的數(shù)碼照片圖；
[0030]圖11為實(shí)施例^^一制備的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的數(shù)碼照片圖；
[0031]圖12為實(shí)施例十二制備的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的數(shù)碼照片圖；
[0032]圖13為實(shí)施例十三制備的網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的數(shù)碼照片圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]【具體實(shí)施方式】一:聚氨酯泡沫的體積為VI時(shí)基于高溫氣體熱分解法制備網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的方法是按以下步驟完成的:
[0034]一、破膜過程:向裝有聚氨酯泡沫的密閉容器中充入氣體I，直到密閉容器內(nèi)的壓力升至P1，再在P1下保壓時(shí)間tl，再進(jìn)行放氣，使密閉容器內(nèi)的壓力降至P2 ;
[0035]二、充氣過程:向密閉容器內(nèi)充入氣體II使容器內(nèi)壓力升至P3，再在P3下靜置時(shí)間t2 ；
[0036]三、熱分解過程:點(diǎn)火，再靜置時(shí)間t3 ；
[0037]四、冷卻過程:以A的放氣速率對密閉容器內(nèi)氣體進(jìn)行放氣，直至密閉容器的內(nèi)的壓力降至P4 ;再以B的充氣速率向密閉容器中充入溫度為T1的氣體III，同時(shí)以C的放氣速率進(jìn)行放氣，當(dāng)密閉容器的內(nèi)的溫度降至室溫，即完成高溫氣體熱分解網(wǎng)化處理，得到網(wǎng)狀聚氨酯泡沫。
[0038]窗膜破裂的過程是一種基于高溫氣體熱分解法制備網(wǎng)狀聚氨酯泡沫的方法的重要過程，此步驟的目的就是為了在容器內(nèi)聚氨酯泡沫周圍形成高壓環(huán)境，使待處理的聚氨酯泡沫的窗膜在內(nèi)外壓差作用下破裂，保證接下來充氣過程中混合氣體II在聚氨酯泡沫中擴(kuò)散均勻，保證點(diǎn)火后整個(gè)密閉容器內(nèi)溫度場的均勻性，從而有效避免網(wǎng)化不均勻現(xiàn)象，同時(shí)也減少充氣后混合氣體II的擴(kuò)散時(shí)間，提高生產(chǎn)效率；
[0039]其中，充氣所至壓力P1由待處理聚氨酯泡沫窗膜破裂時(shí)所需壓力決定。
[0040]本實(shí)施方式步驟二的重點(diǎn)是混合氣體II中各氣體的比例及混合氣體II充氣所至壓力P3的控制:
[0041]聚氨酯泡沫破膜過程結(jié)束后，密閉容器內(nèi)大部分聚氨酯泡沫的窗膜已經(jīng)破裂，且密閉容器內(nèi)充有一定壓力的混合氣體I，此時(shí)按一定的混合比例充入混合氣體II并靜置擴(kuò)散一段時(shí)間，是為了使密閉容器內(nèi)已有氣體I和充入的混合氣體II在聚氨酯泡沫內(nèi)部均勻分布，使其點(diǎn)火后發(fā)生劇烈且均勻的化學(xué)反應(yīng)，為接下來聚氨酯泡沫的熱分解過程創(chuàng)造同步且均勻的高溫環(huán)境；
[0042]其中，破膜過程中放氣所至壓力P2、充氣過程中混合氣體II中各氣體的比例、以及混合氣體II的充氣所至壓力P3均由待處理聚氨酯泡沫的窗膜熱分解所需熱量及溫度決定。
[0043]本實(shí)施方式步驟三的重點(diǎn)是高溫環(huán)境持續(xù)時(shí)間t3的控制:
[0044]點(diǎn)火后密閉容器內(nèi)氣體迅速發(fā)生反應(yīng)，密閉容器內(nèi)即形成同步且均勻的高溫氣體環(huán)境，而后高溫氣體介質(zhì)迅速向聚氨酯傳熱，聚氨酯泡沫即發(fā)生熱分解反應(yīng)，但由于聚氨酯泡沫的窗膜尺寸相較經(jīng)絡(luò)尺寸小很多，因此二者的傳熱和熱分解過程和程度是明顯不同的:窗膜發(fā)生快速的熱分解反應(yīng)，且該高溫環(huán)境下分解產(chǎn)物均為液態(tài)和氣態(tài)，氣態(tài)分解產(chǎn)物揮發(fā)脫離聚氨酯泡沫材料，液態(tài)分解產(chǎn)物一邊