【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子发泡材料，更具体地，涉及一种高韧性硬质聚氨酯泡棉及其制备方法。
技术介绍
1、聚氨酯(简称pu)材料为六大合成材料之一，在全球范围内的发展迅猛。聚氨酯由于性能优异而在各行各业中受到广泛应用，聚氨酯泡棉具有优异的膨胀性和高回弹力，耐潮性和耐酸性，能彻底达到密封、吸能等各种各样的器材保护规定，使其普遍应用在交通、建筑、医疗、机电、电子及航空等领域。
2、笔记本、智能手机等电子设备所用的聚氨酯材料主要为聚氨酯泡沫塑料，将pu泡沫以聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或打印纸张为支撑点面，确保泡棉的光滑性适用于各种各样的模切加工，在电子产品结构中起到隔热缓冲密封的作用。但是，用于3c(包括计算机(computer)、通讯(communication)和消费电子产品(consumer electronics))领域的pu泡棉产品，特别是硬质pu泡棉产品常在连续高强度模切冲击的情况下存在掉屑问题，使其难以适应一些对掉屑要求比较严格的应用场景。另外，在模切过后与电子产品组装过程中，材料掉屑会给产品的某些部件造成污染，严重的甚至导致某个部件的报废，例如碎屑导致手机摄像头的污染。目前针对硬质pu泡棉产品在连续高强度模切冲击的情况下，存在掉屑问题还没有有效的解决方案。为了解决掉屑问题，必须使泡棉具有更好的韧性。虽然采用填料，例如木质素，能够使得pu泡棉产品的韧性得到一定提升，但并不能从根本上解决问题。
3、因此，需要开发高韧性硬质聚氨酯泡棉材料，使其在连续高强度模切冲击的情况下不掉屑。
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1、针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供了一种高韧性硬质聚氨酯泡棉及其制备方法，以解决现有的聚氨酯硬质泡棉材料在连续高强度模切冲击的情况下掉屑严重(掉屑率大于10％)等的技术问题。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种高韧性硬质聚氨酯泡棉，包括a组分多元醇混合物和b组分异氰酸酯预聚体；其中，
3、所述a组分多元醇混合物包括50～65质量份的低聚三元醇、35～50质量份的低聚二元醇、3～10质量份的发泡剂、0.1～0.5质量份的催化剂、0.5～1.5质量份的表面活性剂和1.5～3质量份的开孔剂；
4、所述b组分异氰酸酯预聚体包括异氰酸酯或其衍生物、超支化聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇和小分子活泼氢化合物，且所述b组分异氰酸酯预聚体中异氰酸根的质量百分比为17％～20％。
5、优选地，上述a组分多元醇混合物和所述b组分异氰酸酯预聚体的质量份数比为100:(62～100)。
6、优选地，上述低聚三元醇选自以甘油为起始剂且分子量为300～700的聚环氧丙烷三元醇。
7、优选地，上述低聚二元醇选自以四氢呋喃单体进行开环聚合且分子量为500～3000的聚氧四亚甲基二醇。
8、优选地，上述发泡剂选自甲酸甲酯、环戊烷、异戊烷和五氟丙烷中的至少一种。
9、优选地，上述催化剂选自异辛酸铋、新癸酸铋、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和三乙烯二胺中的至少一种。
10、优选地，上述表面活性剂选自侧链型聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
11、优选地，上述开孔剂选自聚氧化烯烃聚硅氧烷共聚物。
12、优选地，上述异氰酸酯选自4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物、碳化二亚胺改性的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或多种。
13、优选地，上述超支化聚酯多元醇选自分子量为2000～6000、羟值为100mg koh/g～600mg koh/g的超支化聚酯多元醇中的一种或多种。
14、进一步优选地，上述超支化聚酯多元醇选自分子量为2100、3200或5700，且羟值为100mg koh/g～600mg koh/g的超支化聚酯多元醇中的一种或多种。
15、优选地，上述聚碳酸酯多元醇选自分子量为1000～2000、官能度为2的聚碳酸酯多元醇中的一种或多种。
16、优选地，上述小分子活泼氢化合物为乙二胺、丁二醇、乙二醇、丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、二异丙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的至少一种。
17、本专利技术还提供了一种上述聚氨酯泡棉的制备方法，包括如下步骤：
18、s1、将上述低聚三元醇、上述低聚二元醇、上述发泡剂、上述催化剂、上述表面活性剂和上述开孔剂搅拌混匀，得到a组分多元醇混合物；
19、s2、将上述超支化聚酯多元醇、上述聚碳酸酯多元醇、上述小分子活泼氢化合物均进行脱水处理，然后与上述异氰酸酯进行聚合反应，得到异氰酸根的质量百分比为17％～20％的b组分异氰酸酯预聚体；
20、s3、将上述a组分多元醇混合物和上述b组分异氰酸酯预聚体搅拌混匀后，施加在基材表面并加热固化，得到上述聚氨酯泡棉。
21、优选地，步骤s2中，上述聚合反应的温度为75℃～90℃，上述反应的时间为1.5h～3h。
22、优选地，步骤s3中，上述a组分多元醇混合物和上述b组分异氰酸酯预聚体的质量份数比为100:(62～100)。
23、优选地，步骤s3中，上述基材选自聚对苯二甲酸乙二醇酯或打印纸张。
24、优选地，步骤s3中，上述搅拌的转速为1500r/min～2500r/min，上述加热固化的温度为90℃～200℃，上述加热固化的时间为20min～40min。
25、本专利技术还提供了一种适用于模切加工的聚氨酯材料，包含上述聚氨酯泡棉。
26、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下
27、有益效果：
28、(1)本专利技术提供的高韧性硬质聚氨酯泡棉，由a组分多元醇混合物和b组分异氰酸酯预聚体组成，通过聚氨酯泡棉配方中各组分的筛选和复配，对聚氨酯泡棉的大分子链进行了设计，使得制得的硬质聚氨酯泡棉具有高韧性、抗冲击等优点，显著降低了高强度模切过程中的掉屑率。
29、(2)本专利技术提供的聚氨酯泡棉结构中引入超支化聚酯和聚碳酸酯结构，超支化结构中拥有较多的支化点，整体形状类似于球形，流体力学回转半径小，分子链缠结少，当受到高强度的模切冲击时，可以将应力有效分散；聚氨酯泡棉结构中还存在连续的亚甲基结构，使其在高强度冲击下，能够阻碍断面处微裂纹的扩展、冲击断裂表现为韧性断裂，体系的韧性得到提高；同时，本专利技术中聚氧四亚甲基二醇分子量较大，软段比例大，当材料受到冲击时，这些软段链段自身产生屈服应变，吸收冲击能量，也能使得体系的韧性提高。此外，聚碳酸酯结构中拥有较多的碳酸酯基团，该基团具有极高的耐化学腐蚀性和机械强度，将其结合在聚合物分子链上，能够在保持材料强度的基础上，显著增加韧性。
30、(3)本专利技术提供的聚氨酯泡棉的制备方法，通过将传统一步法发泡调整为使用预聚体两步法发泡，先形成由软段和硬段构成的一种嵌本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高韧性硬质聚氨酯泡棉，其特征在于，包括A组分多元醇混合物和B组分异氰酸酯预聚体；其中，
2.根据权利要求1所述的聚氨酯泡棉，其特征在于，所述A组分多元醇混合物和所述B组分异氰酸酯预聚体的质量份数比为100:(62～100)。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯泡棉，其特征在于，所述低聚三元醇选自以甘油为起始剂且分子量为300～700的聚环氧丙烷三元醇；
4.根据权利要求1所述的聚氨酯泡棉，其特征在于，所述发泡剂选自甲酸甲酯、环戊烷、异戊烷和五氟丙烷中的至少一种；
5.根据权利要求1所述的聚氨酯泡棉，其特征在于，所述异氰酸酯选自4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物、碳化二亚胺改性的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯泡棉，其特征在于，所述超支化聚酯多元醇选自分子量为2000～6000、羟值为100mg KOH/g～600mg KOH/g的超支化聚酯多元醇中的一种或多种。
7.
8.一种权利要求1至7任一项所述的聚氨酯泡棉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述聚合反应的温度为75℃～90℃，所述反应的时间为1.5h～3h；
10.一种适用于模切加工的聚氨酯材料，其特征在于，包含权利要求1至7任一项所述的聚氨酯泡棉。
...【技术特征摘要】
1.一种高韧性硬质聚氨酯泡棉，其特征在于，包括a组分多元醇混合物和b组分异氰酸酯预聚体；其中，
2.根据权利要求1所述的聚氨酯泡棉，其特征在于，所述a组分多元醇混合物和所述b组分异氰酸酯预聚体的质量份数比为100:(62～100)。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯泡棉，其特征在于，所述低聚三元醇选自以甘油为起始剂且分子量为300～700的聚环氧丙烷三元醇；
4.根据权利要求1所述的聚氨酯泡棉，其特征在于，所述发泡剂选自甲酸甲酯、环戊烷、异戊烷和五氟丙烷中的至少一种；
5.根据权利要求1所述的聚氨酯泡棉，其特征在于，所述异氰酸酯选自4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物、碳化二亚胺改性的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和...
【专利技术属性】
技术研发人员：周登，魏琼，
申请(专利权)人：湖北祥源新材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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