一种玻璃纤维增强双组份聚氨酯材料及其应用的制作方法

本发明涉及聚氨酯材料，具体涉及一种玻璃纤维增强双组份聚氨酯材料及其应用。

背景技术：

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，按其硬质可分为软质和硬质两类，硬质聚氨酯泡沫塑料主要是由多元醇、异氰酸酯以及助剂等原料制成，而软质聚氨酯泡沫塑料主要是由聚醚多元醇、聚酯多元醇、多异氰酸酯以及助剂等原料制成。软质聚氨酯泡沫塑料具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能，主要用作家具垫材、交通工具座椅垫材、各种软性衬垫层压复合材料。工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热保温材料等。但随着经济社会及科技的发展，现有的软质聚氨酯泡沫塑料性能已无法满足应用需求，本发明旨在提供一种软质型玻璃纤维增强聚氨酯泡沫塑料。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种玻璃纤维增强双组份聚氨酯材料，该种聚氨酯材料是一种软质聚氨酯泡沫塑料，具有优良的力学强度、弹性性能以及抗老化性，性能提升显著，应用广泛。

2、为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

3、一种玻璃纤维增强双组份聚氨酯材料，包含以下组分：

4、组份a：

5、植物油多元醇30-50份；

6、聚酯多元醇40-60份；

7、改性玻璃纤维10-20份；

8、交联剂3-5.5份；

9、抗氧剂1-3份；

10、发泡剂2-5份；

11、催化剂1-2.5份；

12、组份b：

13、异氰酸酯基质35-55份。

14、进一步的，所述植物油多元醇为植物油多元醇fh-8450，所述植物油多元醇fh-4210羟值为420±30mgkoh/g、酸值≤0.5mgkoh/g、粘度为3500±500(25℃)/cps、平均官能度为8。

15、进一步的，所述改性玻璃纤维通过以下方式制取得到：取玻璃纤维原料，将玻璃纤维的长度短切至1-3mm，再置于145-165℃的环境下加热预处理，随后置于金属铝泊内，在真空状态下进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为65-75kgy，漂洗干净后室温自然晾干得到预制料；将处理后的玻璃纤维分散在无水乙醇中，再向无水乙醇中加入与玻璃纤维重量比为1:1.5三异硬酯酸钛酸异丙酯和n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，其中，三异硬酯酸钛酸异丙酯与n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的重量比为3:(3-5)，之后在55～65℃条件下超声分散及反应7-9h，经离心洗涤真空干燥后再次将预处理改性的玻璃纤维分散至无水乙醇中，超声分散成均匀的分散液后加入与玻璃纤维重量比为1:0.75的水合联氨，随后在60～70℃条件下超声分散及反应2-3h，离心过滤取出后，将纤维材料经微波加热反应处理25min，微波功率为300-400w，自然冷却后即得改性玻璃纤维。

16、进一步的，所述交联剂由重量比为(1-2):(1-1.5)的三烯丙基异氰脲酸酯、钛酸四丁酯混合得到。

17、进一步的，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的任一。

18、进一步的，所述发泡剂为发泡剂sa7000，发气量为218±5ml/g，分解温度为205±5℃，细度为4-6um。

19、进一步的，所述催化剂由重量比为(1-1.5):(1-1.5)的三乙烯二胺、双(十二烷基硫基)二辛基锡烷混合得到。

20、进一步的，所述异氰酸酯基质由重量比为(1-2):1的异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯混合得到。

21、进一步的，所述聚氨酯材料制备方法是：按照配方称取组份a至混合机中，在搅拌温度为32-35℃、搅拌转速为600-800r/min、搅拌时间为30min下分散混匀；按照配方称取组份b至混合机中，与已混匀的组份a混合搅拌10-12秒，并调整转速为2000-3000r/min，之后将混合得到的物料喷入到模具中，在温度为26-28℃条件下发泡成型，在室温下熟化至少10h后即得聚氨酯材料。

22、本发明具有如下的有益效果：本发明通过对传统软质聚氨酯材料组分、助剂进行调整改良以及对玻璃纤维的改性处理，提高了各成分之间的分散性、相容性以及界面结合强度，获得了一种高强度、高回弹性的软质聚氨酯泡沫塑料，该种新型符复合材料内部结构具有均匀稳固的闭合泡沫微孔，其相比现有的软质聚氨酯泡沫塑料，在强度、弹性性能以及抗老化性上提升显著，具有预料不到的技术效果，通过本发明实施例及试验例可知，本发明的聚氨酯材料回弹率可达到58.6％，正常状态下的拉伸强度可达到206.4kpa，撕裂强度可达到2.75n/cm，压缩永久变形率低至0.78％，干/湿热老化后拉伸强度变化率小于8.5％，本发明的技术效果远优于行业标准及国标对软质聚氨酯材料的指标，可广泛应用至航空航天、建筑、汽车等领域。

技术特征：

1.一种玻璃纤维增强双组份聚氨酯材料，其特征在于，包含以下组分：

2.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述植物油多元醇为植物油多元醇fh-8450，所述植物油多元醇fh-4210羟值为420±30mgkoh/g、酸值≤0.5mgkoh/g、粘度为3500±500(25℃)/cps、平均官能度为8。

3.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述改性玻璃纤维通过以下方式制取得到：取玻璃纤维原料，将玻璃纤维的长度短切至1-3mm，再置于145-165℃的环境下加热预处理，随后置于金属铝泊内，在真空状态下进行γ-射线辐照处理，辐照剂量为65-75kgy，漂洗干净后室温自然晾干得到预制料；将处理后的玻璃纤维分散在无水乙醇中，再向无水乙醇中加入与玻璃纤维重量比为1:1.5三异硬酯酸钛酸异丙酯和n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，其中，三异硬酯酸钛酸异丙酯与n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的重量比为3:(3-5)，之后在55～65℃条件下超声分散及反应7-9h，经离心洗涤真空干燥后再次将预处理改性的玻璃纤维分散至无水乙醇中，超声分散成均匀的分散液后加入与玻璃纤维重量比为1:0.75的水合联氨，随后在60～70℃条件下超声分散及反应2-3h，离心过滤取出后，将纤维材料经微波加热反应处理25min，微波功率为300-400w，自然冷却后即得改性玻璃纤维。

4.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述交联剂由重量比为(1-2):(1-1.5)的三烯丙基异氰脲酸酯、钛酸四丁酯混合得到。

5.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的任一。

6.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述发泡剂为发泡剂sa7000，发气量为218±5ml/g，分解温度为205±5℃，细度为4-6um。

7.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述催化剂由重量比为(1-1.5):(1-1.5)的三乙烯二胺、双(十二烷基硫基)二辛基锡烷混合得到。

8.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述异氰酸酯基质由重量比为(1-2):1的异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯混合得到。

9.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述聚氨酯材料制备方法是：按照配方称取组份a至混合机中，在搅拌温度为32-35℃、搅拌转速为600-800r/min、搅拌时间为30min下分散混匀；按照配方称取组份b至混合机中，与已混匀的组份a混合搅拌10-12秒，并调整转速为2000-3000r/min，之后将混合得到的物料喷入到模具中，在温度为26-28℃条件下发泡成型，在室温下熟化至少10h后即得聚氨酯材料。

10.一种根据权利要求1所述聚氨酯材料在航空航天、建筑、汽车等领域的应用。

技术总结
本发明公开了一种玻璃纤维增强双组份聚氨酯材料及其应用，涉及聚氨酯材料技术领域，该种聚氨酯材料包含以下组份A与组份B，其中组份A包含有植物油多元醇30‑50份、聚酯多元醇40‑60份、改性玻璃纤维10‑20份、交联剂3‑5.5份、抗氧剂1‑3份、发泡剂2‑5份、催化剂1‑2.5份；组份B包含有异氰酸酯基质35‑55份。本发明通过对传统软质聚氨酯材料组分、助剂进行调整改良以及对玻璃纤维的改性处理，获得了一种高强度、高回弹性的软质聚氨酯泡沫塑料，可广泛应用至航空航天、建筑、汽车等领域。

技术研发人员：姜磊,张爱敏,孟祥伟,卞秀娜,钱圣永,王桂龙,王桂振,侯陕,王升,张丽君,陈普乾,刘恩来
受保护的技术使用者：山东基舜节能建材有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13