【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚合物发泡材料，具体涉及一种轻质、高韧性发泡材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、聚氨酯泡沫塑料，是异氰酸酯和羟基化合物经聚合发泡制成，按其硬度可分为软质和硬质两类。其中硬质聚氨酯泡沫塑料因其具有隔热效果好、重量轻、比强度大等优点广泛用于建筑材料、汽车装饰、家具装饰等领域。
2、专利技术专利cn101541850b公开了一种硬质聚氨酯泡沫塑料的制造方法，使羟值为200~800mgkoh/g的多元醇和多异氰酸酯化合物在氨基改性硅氧烷、催化剂、发泡剂和泡沫稳定剂的存在下反应。在不导致尺寸稳定性下降的情况下实现低密度化的硬质聚氨酯泡沫塑料。然而单纯的氨基改性硅氧烷因其交联密度低，对聚氨酯泡沫塑料的强度及韧性增强作用有限。专利技术专利cn112250815a公开了一种车用阻燃pu发泡材料，通过特殊配比的聚醚多元醇yd-310、聚醚多元醇yd-303、聚醚多元醇yd-403、阻燃剂、催化剂和延迟催化剂混合得到改性聚醚多元醇和改性异氰酸酯混合反应生成。具有良好的绝热、阻燃、耐高低温性能。其同样未涉及对强度及韧性的改善。
技术实现思路
1、针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种轻质、高韧性发泡材料的制备方法。
2、本专利技术的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的轻质、高韧性发泡材料。
3、本专利技术的再一目的在于提供上述轻质、高韧性发泡材料在建筑材料、汽车装饰材料、家具装饰材料领域中的应用。
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5、一种轻质、高韧性发泡材料的制备方法，包括如下制备步骤：
6、（1）有机硅改性聚氨酯增强母粒的制备：
7、a、将氨基硅油与双端环氧聚醚加入到极性有机溶剂中，加热搅拌反应，得到聚醚交联聚硅氧烷溶液；
8、b、将多异氰酸酯与聚醚多元醇加入到步骤a的聚醚交联聚硅氧烷溶液中搅拌溶解均匀，再加入叔胺催化剂，加热搅拌反应，得到聚氨酯-交联聚硅氧烷复合溶液；
9、c、将所得聚氨酯-交联聚硅氧烷复合溶液经真空脱除有机溶剂后制粒，得到有机硅改性聚氨酯增强母粒；
10、（2）聚氨酯发泡材料的制备：
11、将步骤（1）所得有机硅改性聚氨酯增强母粒与聚氨酯胶粒、阻燃剂、发泡剂经混合后挤塑发泡成型，得到轻质、高韧性聚氨酯发泡材料。
12、上述制备方法中，所述氨基硅油为常规侧链含氨基的聚硅氧烷，其可通过市场购买得到，典型结构通式如下所示：
13、；
14、式中r为-(ch2)3-nh-(ch2)2-nh2或-(ch2)3-nh2；x和y的数值及比例调节氨基硅油的氨值，市场上常用氨基硅油的氨值范围为0.05~1.5（mmol/g）。
15、上述制备方法中，所述双端环氧聚醚为两端含有反应性环氧基的聚醚化合物，其可通过市场购买得到，典型结构通式如下所示：
16、；
17、式中m和n为0~20的整数，所述双端环氧聚醚的重均分子量为200~2000g/mol；更优选双端环氧聚醚的重均分子量为400~1200g/mol。
18、优选的，步骤a中所述氨基硅油所含氨基的摩尔量（以氨值计算）与双端环氧聚醚的摩尔比为1.4~2:1。在上述摩尔比条件下，所得聚醚交联改性聚硅氧烷具有足够的交联密度，从而在最终聚氨酯基体中形成良好的三维增强网络，显著提高发泡材料的强度及韧性。
19、优选的，步骤a中所述极性有机溶剂为二氯甲烷、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)或n-甲基吡咯烷酮(nmp)。
20、优选的，步骤a和步骤b中所述加热搅拌反应的温度为30~50℃，时间为0.5~4h。
21、优选的，步骤b中所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯（tdi）、异佛尔酮二异氰酸酯（ipdi）、二苯基甲烷二异氰酸酯（mdi）、二环己基甲烷二异氰酸酯（hmdi）、六亚甲基二异氰酸酯（hdi）中的一种或两种以上；所述聚醚多元醇为分子量为200~800的聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或两种以上。
22、优选的，步骤b中所述多异氰酸酯与聚醚多元醇加入的摩尔比为1~1.5:1。
23、优选的，步骤b中所述多异氰酸酯和聚醚多元醇加入的总质量为聚醚交联聚硅氧烷溶液中所含聚醚交联聚硅氧烷质量的60%~150%。
24、优选的，步骤b中所述叔胺催化剂为三乙烯二胺、四甲基己二胺、n,n-二甲基环己胺中的一种或两种以上。
25、优选的，步骤（2）中所述聚氨酯胶粒可以为市场上常用的聚酯型聚氨酯或聚醚型聚氨酯。
26、优选的，步骤（2）中所述阻燃剂为磷系阻燃剂。更优选为磷酸酯，如甲基磷酸二甲酯（dmmp）、磷酸三丁酯（tbp）等。
27、优选的，步骤（2）中所述发泡剂为碳酸氢钠、偶氮双甲酰胺中的一种或两种。
28、优选的，步骤（2）中所述各物料的重量份含量配比为：有机硅改性聚氨酯增强母粒10~30份，聚氨酯胶粒70~100份，阻燃剂1~5份、发泡剂0.5~4份。
29、一种轻质、高韧性发泡材料，通过上述方法制备得到。
30、上述轻质、高韧性发泡材料在建筑材料、汽车装饰材料、家具装饰材料领域中的应用。
31、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
32、（1）本专利技术采用聚醚交联聚硅氧烷对聚氨酯发泡材料进行增强，可以在聚氨酯基体中形成良好的三维增强网络，显著提高发泡材料的强度及韧性。
33、（2）本专利技术通过引入聚醚交联改性聚硅氧烷还具有稳泡的作用，所得聚氨酯发泡材料的泡孔均匀性和尺寸稳定性更好。
34、（3）本专利技术通过母粒制备技术，使聚氨酯聚合单体在聚醚交联聚硅氧烷溶液中原位聚合反应，所得增强母粒可以显著改善交联聚硅氧烷在聚氨酯基材中的相容性，增强效果明显提高。
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1.一种轻质、高韧性发泡材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
2.根据权利要求1所述的一种轻质、高韧性发泡材料的制备方法，其特征在于，所述氨基硅油的氨值范围为0.05~1.5；所述双端环氧聚醚的重均分子量为200~2000g/mol；所述氨基硅油所含氨基的摩尔量与双端环氧聚醚的摩尔比为1.4~2:1。
3.根据权利要求1所述的一种轻质、高韧性发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤A中所述极性有机溶剂为二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1所述的一种轻质、高韧性发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤A和步骤B中所述加热搅拌反应的温度为30~50℃，时间为0.5~4h。
5.根据权利要求1所述的一种轻质、高韧性发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤B中所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种以上；所述聚醚多元醇为分子量为200~800的聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或两种以上；所述多异氰酸
6.根据权利要求1所述的一种轻质、高韧性发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤B中所述多异氰酸酯和聚醚多元醇加入的总质量为聚醚交联聚硅氧烷溶液中所含聚醚交联聚硅氧烷质量的60%~150%。
7.根据权利要求1所述的一种轻质、高韧性发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤B中所述叔胺催化剂为三乙烯二胺、四甲基己二胺、N,N-二甲基环己胺中的一种或两种以上。
8.根据权利要求1所述的一种轻质、高韧性发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述聚氨酯胶粒为聚酯型聚氨酯或聚醚型聚氨酯；所述阻燃剂为磷系阻燃剂；所述发泡剂为碳酸氢钠、偶氮双甲酰胺中的一种或两种；步骤（2）中所述各物料的重量份含量配比为：有机硅改性聚氨酯增强母粒10~30份，聚氨酯胶粒70~100份，阻燃剂1~5份、发泡剂0.5~4份。
9.一种轻质、高韧性发泡材料，其特征在于，通过权利要求1~8任一项所述的方法制备得到。
10.权利要求9所述的一种轻质、高韧性发泡材料在建筑材料、汽车装饰材料、家具装饰材料领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种轻质、高韧性发泡材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
2.根据权利要求1所述的一种轻质、高韧性发泡材料的制备方法，其特征在于，所述氨基硅油的氨值范围为0.05~1.5；所述双端环氧聚醚的重均分子量为200~2000g/mol；所述氨基硅油所含氨基的摩尔量与双端环氧聚醚的摩尔比为1.4~2:1。
3.根据权利要求1所述的一种轻质、高韧性发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤a中所述极性有机溶剂为二氯甲烷、n,n-二甲基甲酰胺或n-甲基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1所述的一种轻质、高韧性发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤a和步骤b中所述加热搅拌反应的温度为30~50℃，时间为0.5~4h。
5.根据权利要求1所述的一种轻质、高韧性发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤b中所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种以上；所述聚醚多元醇为分子量为200~800的聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或两种以上；所述多异氰...
【专利技术属性】
技术研发人员：阮班雨，刘彬，卿祝梅，谭俊杰，
申请(专利权)人：清远市格丽斯窗饰制品有限公司，
类型：发明
国别省市：
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