專利名稱：一種高強(qiáng)度耐高溫環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料及其制備方法，特別涉及一種具有較高力學(xué)強(qiáng)度且能耐250°c 30(TC高溫的環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料及其制備方法。
背景技術(shù)：
泡沫塑料由于具有優(yōu)異的綜合性能而廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸、冷藏、建筑、絕熱等領(lǐng)域。如民用供熱系統(tǒng)的熱水管道一般采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料或泡沫混凝土、玻璃棉、巖棉等作保溫材料，其中硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的保溫保冷性能十分優(yōu)異，但其缺點(diǎn)是耐高溫性差，最高長(zhǎng)期使用溫度不超過(guò)100 °c，無(wú)法滿足高溫蒸汽管道的保溫需求，而泡沫混凝土、玻璃棉、巖棉等盡管具有較好的耐熱性，但這類材料的吸水性強(qiáng)、容易變形并易腐蝕管道。 聚異氰脲酸酯泡沫塑料相對(duì)聚氨酯泡沫塑料而言具有較好的耐熱性，其長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)150°C。但純聚異氰脲酸酯泡沫塑料的交聯(lián)密度高，性能極脆，沒(méi)有什么實(shí)用價(jià)值。為了克服聚異氰脲酸酯泡沫塑料的缺點(diǎn)，科技工作者進(jìn)行了大量的改性研究，目前，這些改性多集中在以聚氨酯為增韌劑的改性方面，如江蘇省化工研究所(聚氨酯工業(yè)，2002，17 (4):24 27)研制了能耐150°C高溫的聚氨酯/聚異氰脲酸酯泡沫塑料，中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所(塑料工業(yè)，2010，38 (10):17^20)也開(kāi)展了聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料的研究工作。上述研究改善了聚異氰脲酸酯泡沫塑料的脆性，但所研制材料的耐熱性有限，且其壓縮強(qiáng)度很低，無(wú)法滿足更高溫度環(huán)境及承力環(huán)境的應(yīng)用需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高強(qiáng)度耐高溫環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料及其制備方法。采用本發(fā)明方法制備的環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料，不僅具有優(yōu)異的耐熱性能，同時(shí)還具有較高的壓縮強(qiáng)度，可以滿足對(duì)力學(xué)性能有較高要求、且使用溫度在250°C 300°C應(yīng)用環(huán)境的需求。為實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
本發(fā)明的環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料，其配方組成的質(zhì)量百分含量為
異氰酸酯40% 88%
環(huán)氧樹(shù)脂10% 50%
發(fā)泡劑:0% 20%
泡沫穩(wěn)定劑ι°/Γιο%
催化劑0. 1% 5%
增強(qiáng)劑:0% 30%
所述的異氰酸酯為多亞甲基多苯基異氰酸酯(PAPI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯(簡(jiǎn)稱MDI)、多元醇改性4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯(簡(jiǎn)稱U-MDI)、碳化二亞胺改性4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯(簡(jiǎn)稱C-MDI)、六亞甲基二異氰酸酯(簡(jiǎn)稱HDI)中的一種或以上，其質(zhì)量百分含量為45% 85%。所述的環(huán)氧樹(shù)脂為縮水甘油醚類環(huán)氧樹(shù)脂、縮水甘油酯類環(huán)氧樹(shù)脂、縮水甘油胺類環(huán)氧樹(shù)脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂、橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂中的一種或以上，其質(zhì)量百分含量為109^50%。所述的發(fā)泡劑為水、1-一氟1，1-二氯乙烷(HCFC_141b)、l，I,1-二氟一氯乙烷(HCFC -142b) ,1, I,1-三氟 2，2-二氯乙烷(HCFC-123)、二氟一氯甲烷(HCFC-22)、I, I, I, 2-四氟乙烷(HFC-134a)、1，1-二氟乙烷(HFC_152a)、1，I,1-三氟丁烷(HFC-365mfc)、1，I, 3，3，3-五氟丙烷(HFC_245fa)、二氯甲烷、正戊烷、異戊烷、環(huán)戊烷、液態(tài)CO2中的一種或以上，其質(zhì)量百分含量為0°/Γ20%。
所述的泡沫穩(wěn)定劑為娃油，其質(zhì)量百分含量為1% 10%。所述的催化劑為三乙基膦、三苯基膦、三正丁基膦、三乙烯二胺、三乙胺、2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)、2-乙基4-甲基咪唑(2，4-ΕΜΙ)、二丁基二甲氧基錫、二 (三丁基錫)氧化物、二丁基氧化錫、三氯化鋁中的一種或以上。所述的增強(qiáng)劑為空心玻璃微珠、二氧化硅、蒙脫土、玻璃纖維、晶須、珍珠巖、云母中的一種或以上，其質(zhì)量百分含量為09Γ30%。本發(fā)明的環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料的制備方法，依次包括以下步驟
(1)將異氰酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂、泡沫穩(wěn)定劑、增強(qiáng)劑加入到容器中，攪拌均勻；
(2)向步驟(I)的原料中加入發(fā)泡劑，攪拌均勻；
(3)向步驟(2)的原料中加入催化劑，在100(T4000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌IOs 60s；
(4)將步驟(3)得到的物料迅速倒入溫度為35°C 65°C的模具中，待物料充滿模具后將模具閉合，然后將模具放置在150°C 250°C的烘箱中固化10tT24h，冷卻后脫模，得到所需的材料。本發(fā)明利用環(huán)氧樹(shù)脂作為改性劑，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在聚異氰脲酸酯的分子結(jié)構(gòu)中引入環(huán)氧樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)，然后在高溫下使環(huán)氧基團(tuán)與異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng)形成同時(shí)具有五元雜環(huán)與六元雜環(huán)結(jié)構(gòu)的聚異氰脲酸酯基體，同時(shí)，在聚異氰脲酸酯鏈結(jié)構(gòu)增長(zhǎng)的反應(yīng)過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)泡反應(yīng)與凝膠反應(yīng)的速度，使聚合物發(fā)泡并制得既能耐高溫又具有較高壓縮強(qiáng)度的泡沫塑料。與現(xiàn)有的方法相比，本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)便易實(shí)施，且制備得到的材料不僅具有優(yōu)異的耐熱性，同時(shí)還具有較高的力學(xué)性能，可以滿足對(duì)力學(xué)性能有較高要求、且使用溫度高達(dá)250°C 300°C的應(yīng)用環(huán)境的需求。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度耐高溫環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料，其特征在于所述的環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料的原材料配方組成的質(zhì)量百分含量為異氰酸酯40% 88%環(huán)氧樹(shù)脂10% 50%發(fā)泡劑:0% 20%泡沫穩(wěn)定劑ι°/Γιο%催化劑0. 1% 5%增強(qiáng)劑:0% 30%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐高溫環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料，其特征在于所述的異氰酸酯為多亞甲基多苯基異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯、多元醇改性4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯、碳化二亞胺改性4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中的一種或以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐高溫環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料，其特征在于所述的環(huán)氧樹(shù)脂為縮水甘油醚類環(huán)氧樹(shù)脂、縮水甘油酯類環(huán)氧樹(shù)脂、縮水甘油胺類環(huán)氧樹(shù)脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂、橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂中的一種或以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐高溫環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料，其特征在于所述的發(fā)泡劑為水、1-一氟1，1-二氯乙烷、1，I,1-二氟一氯乙烷、1，I,1-三氟2， 2-二氯乙烷、二氟一氯甲烷、1，I, I, 2-四氟乙烷、1，1-二氟乙烷、1，I,1-三氟丁烷、 1，I, 3，3，3-五氟丙烷、二氯甲烷、正戊烷、異戊烷、環(huán)戊烷、液態(tài)CO2中的一種或以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐高溫環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料，其特征在于所述的泡沫穩(wěn)定劑為娃油。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐高溫環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料，其特征在于所述的催化劑為三乙基膦、三苯基膦、三正丁基膦、三乙烯二胺、三乙胺、2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚、2-乙基4-甲基咪唑、二丁基二甲氧基錫、二 (三丁基錫)氧化物、二丁基氧化錫、三氯化鋁中的一種或以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐高溫環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料，其特征在于所述的增強(qiáng)劑為空心玻璃微珠、二氧化硅、蒙脫土、玻璃纖維、晶須、珍珠巖、云母中的一種或以上。
8.制備權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐高溫環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料的制備方法， 其特征在于所述的方法依次包括如下步驟(1)將異氰酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂、泡沫穩(wěn)定劑、增強(qiáng)劑加入到容器中，攪拌均勻；(2)向步驟(I)的原料中加入發(fā)泡劑，攪拌均勻；(3)向步驟(2)的原料中加入催化劑，在100(T4000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌IOs 60s；(4)將步驟(3)得到的物料迅速倒入溫度為35°C 65°C的模具中，待物料充滿模具后將模具閉合，然后將模具放置在150°C 250°C的烘箱中固化10tT24h，冷卻后脫模，得到所需的材料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度耐高溫環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料及其制備方法，其配方包括異氰酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂、發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑、增強(qiáng)劑。本發(fā)明的制備方法，包括步驟將異氰酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂、泡沫穩(wěn)定劑、增強(qiáng)劑、發(fā)泡劑加入到反應(yīng)容器中，攪拌均勻后加入催化劑，快速攪拌均勻，將物料澆注到預(yù)熱的模具中，待物料充滿模具后將模具閉合，然后將模具放置在烘箱中固化，冷卻后脫模，得到環(huán)氧改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料。本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)便易實(shí)施，所制備的泡沫塑料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到250℃~350℃，同時(shí)還具有較高的壓縮強(qiáng)度，可以滿足對(duì)力學(xué)性能有較高要求、且使用溫度高達(dá)250℃~300℃的應(yīng)用環(huán)境的需求。
文檔編號(hào)C08K3/34GK103012713SQ201210558329
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者田春蓉, 陳可平, 王建華, 周秋明, 賈曉蓉 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所