铝合金门窗用聚氨酯复合材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铝合金门窗用聚氨酯复合材料及制备方法，所述铝合金门窗用聚氨酯复合材料，包括A料和B料；A料是包括聚合物多元醇、端氨基聚醚、小分子扩链剂、催化剂和填料硅灰石为原料制备的；B料是以异氰酸酯和聚醚多元醇为原料制备得到的预聚物；A料和B料中所有的NCO基团对OH基团和NH基团的当量比为1.0～1.1。本发明专利技术通过配方调整，可以得到冲击性能极佳的聚氨酯样板；而通过加入填料纳米硅灰石，在所有性能指标皆满足国标要求的情况下，大大降低产品的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚氨酯复合材料。
技术介绍
气候变化是当今环境面临的重大挑战之一。在满足资源能量需求日益增长的同时，提高能源效益是保护社会环境的最重要途径。根据研究报告显示，有50％的能量由于建筑墙壁和窗户缺乏良好的隔热性能而流失。建筑节能是降低能耗以应对全球变暖问题的最有效方法。窗户可以使用不同材料以达到隔热性能。其中，隔热型铝合金提供了一种很好的解决途径。其主体为铝材，型材中间用塑料型材腔体做断热材料。这种创新结构设计，兼顾了塑料和铝合金两种材料的优势，同时满足装饰效果和门窗强度及耐老性能的多种要求。隔热断桥铝塑型材可实现门窗的三道密封结构，合理分离水汽腔，成功实现气水等压平衡，显著提高门窗的水密性和气密性。其优势为：(1)隔热铝门窗的气密性比任何铝、塑窗都好，能保证风沙大的地区室内窗台和地板无灰尘；(2)能保证在高速公路两侧50米的居民不受噪音干扰；(3)而且热传导性比非隔热铝合金型材门窗降低40～70％。目前，全世界各地的建筑行业对窗户隔热的两种主要方法为：(1)穿条：把塑料挤成合适的条状，再通过机械开齿、穿条、滚压等工序形成“隔热桥”，称为隔热型材“穿条式”。现在主要材料以尼龙66(PA66Gf25隔热条)为主流材料。(2)浇注：把隔热材料浇注入铝合金型材的隔热腔体内，经过固化，去除断桥金属等工序形成“隔热桥”，称为“浇注式”隔热型材。隔热胶的优良性能首先是由于微相区的形成，而不单纯是由于硬链段和软链段之间的氢键所致。最初以不饱和树脂为原料，现在以双液型聚氨酯弹性体为主流材料。但受地域，气候的影响，避免因隔热材料和铝型材的线膨胀系数的差距很大，在热胀冷缩时二者之间产生较大应力和间隙；同时隔热材料和铝型材组合成一体，在门窗和幕墙结构中，同样和铝材一样受力。因此，要求隔热材料还必须有与铝合金型材相接近的抗拉强度、抗弯强度，膨胀系数和弹性模量，否则就会使隔热桥遭到断开和破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种铝合金门窗用聚氨酯复合材料及制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。本专利技术所述的种铝合金门窗用聚氨酯复合材料，包括A料和B料；所述的A料是包括聚合物多元醇、端氨基聚醚、小分子扩链剂、催化剂和填料硅灰石为原料制备的；所述的B料是以异氰酸酯和聚醚多元醇为原料制备得到的预聚物；A料和B料中所有的NCO基团对OH基团和NH基团的当量比为1.0～1.1；A料与B料的重量比为：A料∶B料＝1∶1.1～1.5；优选的：A料与B料的重量比为：A料∶B料＝1∶1.12～1.47；优选的，A料中各组分的重量份为：优选的，B料中各组分的重量份为：多苯基多甲基多异氰酸酯80～108份二异氰酸酯3～5份聚醚多元醇39～55份异氰酸酯与聚醚多元醇重量比为65～71∶29～35，异氰酸酯指数范围在17.6％～20.0％。A料中：所述的聚合物多元醇为以共聚醚三醇为基础的苯乙烯-丙烯腈接枝聚合物，聚合物多元醇的数均分子量为4000～6000；所述的四羟基聚醚多元醇为以乙二胺为起始剂的四羟基聚醚或以甲苯二胺为起始剂的四羟基聚醚或以季戊四醇为起始剂的四羟基聚醚中的一种；优选的，四羟基聚醚多元醇为乙二胺为起始剂的四羟基聚醚，数均分子量为300～500。所述的小分子扩链剂为乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇中的一种或多种；优选的，所述的小分子扩链剂为一缩二乙二醇和一缩二丙二醇的混合物，重量比为：一缩二乙二醇∶一缩二丙二醇＝1∶0.9～1.1；所述的催化剂为有机金属催化剂，可以采用本领域现有的任一种。例如，有机金属类催化剂可以使用有机锡、有机铋等。有机锡催化剂如二辛基二乙酸锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、马来酸二丁基锡、辛酸亚锡，有机铋催化剂如新癸酸铋等。优选的，采用有机锡类催化剂，通过对催化剂使用含量和比例的调整，催化剂优选含量在0.006～0.01份，可以得到拥有合适反应活性及优良物理性能的聚氨酯复合材料。所述填料优选纳米碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、石英与硅灰石的一种。优选的，填料为纳米硅灰石。B料中：所述的聚醚多元醇为聚氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇中的至少一种；优选的，所述的聚醚多元醇为聚四氢呋喃二醇，聚合物多元醇的数均分子量为1000～2000。所述的异氰酸酯为4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，碳化二亚胺改性4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，多苯基多甲基多异氰酸酯中至少一种。优选的，制备低聚物的异氰酸酯为4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，多苯基多甲基多异氰酸酯的混合物。本专利技术对聚醚多元醇与异氰酸酯制备预聚物的方法没有特别的限制，本领域技术人员可以根据现有技术制备预聚物。本专利技术的制备方法，包括如下步骤：(1)A料的制备：将聚合物多元醇、四羟基聚醚多元醇、小分子扩链剂、催化剂及填料，充分搅拌混合好后升温至110～130℃，真空脱水约3～4小时，而后降温至50℃～70℃，出料密闭封装即得A组分；(2)B料的制备：将聚醚多元醇加入异氰酸酯，混合，在70～90℃反应1～3小时，过滤，获得B料；优选的，将聚醚多元醇通过分批次逐步加入的方式加入异氰酸酯，有利于反应的平稳进行。比如，在70～90℃下，每25～35分钟，将聚醚多元醇加入异氰酸酯，添加完后继续反应；(3)将A料与B料通过低压浇注机混合均匀，注入模具制备得到聚氨酯复合材料。本专利技术的有益效果是：在《铝合金建筑型材用辅助材料第2部分：聚氨酯隔热胶材料》的国标要求中，悬臂梁冲击强度是所有性能中的核心指标。本专利技术通过配方调整，可以得到冲击性能极佳的的聚氨酯样板；而通过加入填料纳米硅灰石，在所有性能指标皆满足国标要求的情况下，大大降低产品的成本。具体实施方式本专利技术将借助下面的实施例详细描述，应注意本专利技术的实施例只是对本专利技术的内容予以解释说明，并不构成对本专利技术技术方案的限制。以下实施例中的原料如没有特别说明，均为市售。将A料和B料温度调整至(30±1)℃。将内部有效尺寸为180mm(长)*120mm(宽)*6/3mm(高)的铝合金模具主体内侧及盖板内侧涂覆一定量的脱模剂，将此模具主体及盖板在30℃烘箱烘焙30分钟后取出，使模具在使用前表面涂覆的脱模剂得以烘干。将A料和B料混合好注射到模具中。注射量的设置由计划取得的材料密度与模具内部尺寸决定本文档来自技高网...

【技术保护点】
铝合金门窗用聚氨酯复合材料，其特征在于，包括A料和B料；所述的A料是包括聚合物多元醇、端氨基聚醚、小分子扩链剂、催化剂和填料硅灰石为原料制备的；所述的B料是以异氰酸酯和聚醚多元醇为原料制备得到的预聚物；A料和B料中所有的NCO基团对OH基团和NH基团的当量比为1.0～1.1。

【技术特征摘要】
1.铝合金门窗用聚氨酯复合材料，其特征在于，包括A料和B料；
所述的A料是包括聚合物多元醇、端氨基聚醚、小分子扩链剂、催化剂和填料硅灰
石为原料制备的；
所述的B料是以异氰酸酯和聚醚多元醇为原料制备得到的预聚物；
A料和B料中所有的NCO基团对OH基团和NH基团的当量比为1.0～1.1。
2.根据权利要求1所述的铝合金门窗用聚氨酯复合材料，其特征在于，A料与B
料的重量比为：A料∶B料＝1∶1.1～1.5。
3.根据权利要求1所述的铝合金门窗用聚氨酯复合材料，其特征在于，A料与B
料的重量比为：A料∶B料＝1∶1.12～1.47。
4.根据权利要求1～3任一项所述的铝合金门窗用聚氨酯复合材料，其特征在于，所
述A料中各组分的重量份为：
B料中各组分的重量份为：
多苯基多甲基多异氰酸酯80～108份
二异氰酸酯3～5份
聚醚多元醇39～55份。
5.根据权利要求4所述的铝合金门窗用聚氨酯复合材料，其特征在于，异氰酸酯与
聚醚多元醇重量比为65～71∶29～35，异氰酸酯指数范围在17.6％～20.0％。
6.根据权利要求4所述的铝合金门窗用聚氨酯复合材料，其特征在于，A料中：
所述的聚合物多元醇为以共聚醚三醇为基础的苯乙烯-丙烯腈接枝聚合物，聚合物
多元醇的数均分子量为4000～6000；
所述的四羟基聚醚多元醇为以乙二胺为起始剂的四羟基聚醚或以甲苯二胺为起始
剂的四羟基聚醚或以季戊四醇为起始剂的四羟基聚醚中的一种；
四羟基聚醚多元醇为乙二胺为起始剂的四羟基聚醚，数均分子量为300～500；
所述的聚醚多元醇为聚氧化乙烯二醇、聚氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱彦，于大海，唐劲松，
申请(专利权)人：上海华峰材料科技研究院有限合伙，
类型：发明
国别省市：上海;31