本發明屬于塑料技術領域，涉及一種改性聚氨酯發泡塑料，本發明還涉及該改性聚氨酯發泡塑料的制備方法。
背景技術：
聚氨酯材料是目前國際上性能最好的保溫材料，由異氰酸酯(單體)與羥基化合物聚合而成。由于含極強性的氨基甲酸酯基，不溶于非極性基團，具有良好的耐油性、韌性、耐磨性、耐老化性和粘合性。
聚氨酯發泡塑料是一種較好的原材料，是由聚醚多元醇和異氰酸酯在發泡劑作用下制得的泡沫制品，具有優良的保溫性能、力學性能、電學性能、聲學性能和耐化學品性能等，廣泛應用于冰箱、冷柜、建筑節能、沙發、床墊、鞋材、高檔家具等領域。但是聚氨酯發泡塑料柔韌性較差，在特殊行業達不到要求。如何制備一種韌性好、力學性能優異的聚氨酯泡沫塑料稱為目前需要解決的技術問題。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決上述提到的現有技術中的不足，提供一種改性聚氨酯發泡塑料及其制備方法，該改性聚氨酯發泡塑料氣泡均勻、質量輕、韌性好、耐磨損，各向異性、隔熱性能優異。
為達上述目的，本發明采用如下技術方案：
一種改性聚氨酯發泡塑料，制成該改性聚氨酯發泡塑料的原料包括以下重量份數的各成分：異氰酸酯120-150份、聚酯多元醇100-120份、玻璃纖維布20-30份、硅烷偶聯劑0.6-1份、鈦酸酯偶聯劑0.4-0.8份、單甘脂0.6-1份、三乙醇胺3-5份、碳納米管10-20份、低密度聚乙烯20-30份、芳綸漿粕20-30份、陶瓷纖維10-20份、偶氮二甲酰胺1-2份、泡沫穩定劑0.3-0.5份、十二烷基硫酸鈉1-2份、抗氧劑0.6-1份。
優選的，一種改性聚氨酯發泡塑料，制成該改性聚氨酯發泡塑料的原料包括以下重量份數的各成分：異氰酸酯120份、聚酯多元醇100份、玻璃纖維布20份、硅烷偶聯劑0.6份、鈦酸酯偶聯劑0.4份、單甘脂0.6份、三乙醇胺3份、碳納米管10份、低密度聚乙烯20份、芳綸漿粕20份、陶瓷纖維10份、偶氮二甲酰胺1份、泡沫穩定劑0.3份、十二烷基硫酸鈉1份、抗氧劑0.6份。
優選的，一種改性聚氨酯發泡塑料，制成該改性聚氨酯發泡塑料的原料包括以下重量份數的各成分：異氰酸酯150份、聚酯多元醇120份、玻璃纖維布30份、硅烷偶聯劑1份、鈦酸酯偶聯劑0.8份、單甘脂1份、三乙醇胺5份、碳納米管20份、低密度聚乙烯30份、芳綸漿粕30份、陶瓷纖維20份、偶氮二甲酰胺2份、泡沫穩定劑0.5份、十二烷基硫酸鈉2份、抗氧劑1份。
優選的，一種改性聚氨酯發泡塑料，制成該改性聚氨酯發泡塑料的原料包括以下重量份數的各成分：異氰酸酯135份、聚酯多元醇110份、玻璃纖維布25份、硅烷偶聯劑0.8份、鈦酸酯偶聯劑0.6份、單甘脂0.8份、三乙醇胺4份、碳納米管15份、低密度聚乙烯25份、芳綸漿粕25份、陶瓷纖維15份、偶氮二甲酰胺1.5份、泡沫穩定劑0.4份、十二烷基硫酸鈉1.5份、抗氧劑0.8份。
優選的，一種改性聚氨酯發泡塑料，聚酯多元醇為己二酸酯、聚己內酯、聚碳酸酯中的一種或多種。
優選的，一種改性聚氨酯發泡塑料，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑168的混合物。
本發明的另一目的是提供一種改性聚氨酯發泡塑料的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取玻璃纖維布耳料，清洗至無泥漿、污物等，干燥至無水分，然后將干燥后的玻璃纖維布耳料送入切段機進行切段，切成長度為4-5cm的小段料；
(2)按配比稱取步驟(1)所得的玻璃纖維布小段料，送入微波干燥機進行微波干燥，微波干燥溫度為150-200℃，時間為1-3min；
(3)將步驟(2)微波干燥后的玻璃纖維布小段料送入納米研磨機，進行研磨，得混合粉末；
(4)將芳綸漿粕、碳納米管、陶瓷纖維預混后，加入其重量5倍的丙酮，攪拌30min后加入硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、單甘脂，在50-60℃水浴中恒溫攪拌12h后，除去丙酮，得處理后的混合物料；
(5)將異氰酸酯、聚酯多元醇、三乙醇胺、低密度聚乙烯放入攪拌機中攪拌混合均勻，并升溫至160-170℃至攪拌機中全部物料熔融混合均勻后，加入偶氮二甲酰胺、泡沫穩定劑、十二烷基硫酸鈉、抗氧劑、步驟(4)處理后的混合物料密閉混合均勻，得到混煉料；
(6)將步驟(5)制得的混煉料裝入模具，再送入平板硫化機進行交聯發泡，發泡完成后即得所述的改性聚氨酯發泡塑料。
與現有技術相比，本發明的有益效果為：
(1)本發明生產的改性聚氨酯發泡塑料以異氰酸酯和聚酯多元醇為主料，并與玻璃纖維、碳納米管、芳綸漿粕配合作用，使制得的聚氨酯發泡塑料制品的氣泡均勻、質量輕、韌性好、耐磨損，各向異性、隔熱性能優異。
(2)本發明的改性聚氨酯發泡塑料的生產過程中，選取廢棄的玻璃纖維布下腳料為原料，變廢為寶，既降低了原料成本，循環經濟，又進一步提高了聚氨酯的耐熱性、耐腐蝕性，提高了聚氨酯的韌性、抗疲勞性以及低溫抗裂性，大大提高了聚碳酸酯的力學性能，制備方法中，將玻璃纖維小段料現進行微波干燥處理后，再進行納米研磨，微波干燥處理后，使得小段料變脆，再納米研磨時，就會減少研磨時間而達到所需要的粒度，節省生產時間；所有原材料共混后相容性好，擠出后不會發生析出現象，以影響聚氨酯塑料的力學性能。
(3)本發明配方中的芳綸漿粕、碳納米管、陶瓷纖維首先進行改性，碳納米管具有高模量和高強度，芳綸漿粕的主干纖維表面松散附著大量超細纖維，陶瓷纖維質輕、加工性能好，然后將它們用硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、單甘脂進行預處理及偶聯劑改性后，表面能顯著降低，與其他物料間交聯性和分散性好，避免芳綸漿粕、碳納米管在物料間的團聚現象，在異氰酸酯、聚酯多元醇和其他物料中摻入改性后的芳綸漿粕、碳納米管、陶瓷纖維，可顯著改善聚氨酯泡沫塑料的物理韌性、耐熱穩定性、力學性能及可加工性。
(4)本發明的制備方法中，偶氮二甲酰胺、泡沫穩定劑、十二烷基硫酸鈉配合作用，發泡穩定，與主料混合均勻并配合作用，使本發明的氣泡均勻，外觀無明顯縮印，而且降低了導熱系數，提高了產品的隔熱性能。
具體實施方式
為更好地說明本發明，便于理解本發明的技術方案，下面通過實施例對本發明進一步詳細說明。但下述的實施例僅僅是本發明的簡易例子，并不代表或限制本發明的權利保護范圍，本發明的保護范圍以權利要求書為準。
實施例1
一種改性聚氨酯發泡塑料，制成該改性聚氨酯發泡塑料的原料包括以下重量份數的各成分：異氰酸酯120份、己二酸酯100份、玻璃纖維布20份、硅烷偶聯劑0.6份、鈦酸酯偶聯劑0.4份、單甘脂0.6份、三乙醇胺3份、碳納米管10份、低密度聚乙烯20份、芳綸漿粕20份、陶瓷纖維10份、偶氮二甲酰胺1份、泡沫穩定劑0.3份、十二烷基硫酸鈉1份、抗氧劑0.6份。
所述改性聚氨酯發泡塑料的制備方法包括以下步驟：
(1)稱取玻璃纖維布耳料，清洗至無泥漿、污物等，干燥至無水分，然后將干燥后的玻璃纖維布耳料送入切段機進行切段，切成長度為4-5cm的小段料；
(2)按配比稱取步驟(1)所得的玻璃纖維布小段料，送入微波干燥機進行微波干燥，微波干燥溫度為150-200℃，時間為1-3min；
(3)將步驟(2)微波干燥后的玻璃纖維布小段料送入納米研磨機，進行研磨，得混合粉末；
(4)將芳綸漿粕、碳納米管、陶瓷纖維預混后，加入其重量5倍的丙酮，攪拌30min后加入硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、單甘脂，在50-60℃水浴中恒溫攪拌12h后，除去丙酮，得處理后的混合物料；
(5)將異氰酸酯、聚酯多元醇、三乙醇胺、低密度聚乙烯放入攪拌機中攪拌混合均勻，并升溫至160-170℃至攪拌機中全部物料熔融混合均勻后，加入偶氮二甲酰胺、泡沫穩定劑、十二烷基硫酸鈉、抗氧劑、步驟(4)處理后的混合物料密閉混合均勻，得到混煉料；
(6)將步驟(5)制得的混煉料裝入模具，再送入平板硫化機進行交聯發泡，發泡完成后即得所述的改性聚氨酯發泡塑料。
實施例2
一種改性聚氨酯發泡塑料，制成該改性聚氨酯發泡塑料的原料包括以下重量份數的各成分：異氰酸酯150份、己二酸酯60份、聚己內酯60份、玻璃纖維布30份、硅烷偶聯劑1份、鈦酸酯偶聯劑0.8份、單甘脂1份、三乙醇胺5份、碳納米管20份、低密度聚乙烯30份、芳綸漿粕30份、陶瓷纖維20份、偶氮二甲酰胺2份、泡沫穩定劑0.5份、十二烷基硫酸鈉2份、抗氧劑1份。
所述改性聚氨酯發泡塑料的制備方法包括以下步驟：
(1)稱取玻璃纖維布耳料，清洗至無泥漿、污物等，干燥至無水分，然后將干燥后的玻璃纖維布耳料送入切段機進行切段，切成長度為4-5cm的小段料；
(2)按配比稱取步驟(1)所得的玻璃纖維布小段料，送入微波干燥機進行微波干燥，微波干燥溫度為150-200℃，時間為1-3min；
(3)將步驟(2)微波干燥后的玻璃纖維布小段料送入納米研磨機，進行研磨，得混合粉末；
(4)將芳綸漿粕、碳納米管、陶瓷纖維預混后，加入其重量5倍的丙酮，攪拌30min后加入硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、單甘脂，在50-60℃水浴中恒溫攪拌12h后，除去丙酮，得處理后的混合物料；
(5)將異氰酸酯、聚酯多元醇、三乙醇胺、低密度聚乙烯放入攪拌機中攪拌混合均勻，并升溫至160-170℃至攪拌機中全部物料熔融混合均勻后，加入偶氮二甲酰胺、泡沫穩定劑、十二烷基硫酸鈉、抗氧劑、步驟(4)處理后的混合物料密閉混合均勻，得到混煉料；
(6)將步驟(5)制得的混煉料裝入模具，再送入平板硫化機進行交聯發泡，發泡完成后即得所述的改性聚氨酯發泡塑料。
實施例3
一種改性聚氨酯發泡塑料，制成該改性聚氨酯發泡塑料的原料包括以下重量份數的各成分：異氰酸酯135份、聚碳酸酯110份、玻璃纖維布25份、硅烷偶聯劑0.8份、鈦酸酯偶聯劑0.6份、單甘脂0.8份、三乙醇胺4份、碳納米管15份、低密度聚乙烯25份、芳綸漿粕25份、陶瓷纖維15份、偶氮二甲酰胺1.5份、泡沫穩定劑0.4份、十二烷基硫酸鈉1.5份、抗氧劑0.8份。
所述改性聚氨酯發泡塑料的制備方法包括以下步驟：
(1)稱取玻璃纖維布耳料，清洗至無泥漿、污物等，干燥至無水分，然后將干燥后的玻璃纖維布耳料送入切段機進行切段，切成長度為4-5cm的小段料；
(2)按配比稱取步驟(1)所得的玻璃纖維布小段料，送入微波干燥機進行微波干燥，微波干燥溫度為150-200℃，時間為1-3min；
(3)將步驟(2)微波干燥后的玻璃纖維布小段料送入納米研磨機，進行研磨，得混合粉末；
(4)將芳綸漿粕、碳納米管、陶瓷纖維預混后，加入其重量5倍的丙酮，攪拌30min后加入硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、單甘脂，在50-60℃水浴中恒溫攪拌12h后，除去丙酮，得處理后的混合物料；
(5)將異氰酸酯、聚酯多元醇、三乙醇胺、低密度聚乙烯放入攪拌機中攪拌混合均勻，并升溫至160-170℃至攪拌機中全部物料熔融混合均勻后，加入偶氮二甲酰胺、泡沫穩定劑、十二烷基硫酸鈉、抗氧劑、步驟(4)處理后的混合物料密閉混合均勻，得到混煉料；
(6)將步驟(5)制得的混煉料裝入模具，再送入平板硫化機進行交聯發泡，發泡完成后即得所述的改性聚氨酯發泡塑料。
實施例4
一種改性聚氨酯發泡塑料，制成該改性聚氨酯發泡塑料的原料包括以下重量份數的各成分：異氰酸酯120份、己二酸酯20份、聚己內酯50份、聚碳酸酯30份、玻璃纖維布20份、硅烷偶聯劑0.8份、鈦酸酯偶聯劑0.4份、單甘脂0.6份、三乙醇胺5份、碳納米管20份、低密度聚乙烯30份、芳綸漿粕25份、陶瓷纖維15份、偶氮二甲酰胺1.5份、泡沫穩定劑0.4份、十二烷基硫酸鈉2份、抗氧劑0.8份。
所述改性聚氨酯發泡塑料的制備方法包括以下步驟：
(1)稱取玻璃纖維布耳料，清洗至無泥漿、污物等，干燥至無水分，然后將干燥后的玻璃纖維布耳料送入切段機進行切段，切成長度為4-5cm的小段料；
(2)按配比稱取步驟(1)所得的玻璃纖維布小段料，送入微波干燥機進行微波干燥，微波干燥溫度為150-200℃，時間為1-3min；
(3)將步驟(2)微波干燥后的玻璃纖維布小段料送入納米研磨機，進行研磨，得混合粉末；
(4)將芳綸漿粕、碳納米管、陶瓷纖維預混后，加入其重量5倍的丙酮，攪拌30min后加入硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、單甘脂，在50-60℃水浴中恒溫攪拌12h后，除去丙酮，得處理后的混合物料；
(5)將異氰酸酯、聚酯多元醇、三乙醇胺、低密度聚乙烯放入攪拌機中攪拌混合均勻，并升溫至160-170℃至攪拌機中全部物料熔融混合均勻后，加入偶氮二甲酰胺、泡沫穩定劑、十二烷基硫酸鈉、抗氧劑、步驟(4)處理后的混合物料密閉混合均勻，得到混煉料；
(6)將步驟(5)制得的混煉料裝入模具，再送入平板硫化機進行交聯發泡，發泡完成后即得所述的改性聚氨酯發泡塑料。
性能測試
本發明還對實施例1-4所制備的改性聚氨酯發泡塑料的性能進行了測試，測試結果如表1所示。
表1改性聚氨酯發泡塑料的性能測試結果
上述測試結果表明，本發明所制備的改性聚氨酯泡沫塑料泡孔結構較規則、泡孔致密，具有較低的導熱系數，隔熱性能、力學性能好。
以上所述是本發明的優選實施方式，其目的在于讓熟悉此項技術的人了解本發明內容并加以實施，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出對本發明所選用原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇，或者對上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，通過任何合適的方式進行組合等，這些等效替換及輔助成分的添加、具體技術特征的組合等也視為本發明的保護范圍。