【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种一体化梯度聚氨酯泡沫材料及其制备方法，属于泡沫材料。
技术介绍
1、聚氨酯泡沫(puf)是一种微孔发泡材料，均匀细腻的泡孔结构赋予了其强度高、韧性好、应力传递平稳等特质，因而被广泛应用于制鞋、缓冲、防爆材料方面。puf可通过基体以及泡孔结构的可复性变形耗散能量，尤其在减震方面。大量研究表明，泡沫的机械性能与其相对密度和泡孔形态密切相关。而均质泡沫通体特性扁平化，要提高能量吸收性能往往意味着泡沫密度随之增加、材料成本上升。因此具有泡孔分级结构的梯度泡沫逐渐成为研究重点。
2、梯度泡沫材料，是成分和结构呈连续梯度变化的一种新型多孔复合材料，可以通过优化结构来满足其整体功能和性能的设计性要求。聚合物梯度泡沫材料现有的制备方法有：
3、(1)粘合法(cn110696440a、文献“梯度密度聚氨酯泡沫塑料的制备及性能研究”)将不同性质的单层材料粘接在一起构建梯度泡沫，上述方法简单，但存在无法忽视的界面问题，不属于一体化制备，且由于存在密度突变的粘合层，应力难以跨越强界面继续传递，导致应力首先在界面内聚并在该处产生横向剪切撕裂作用导致压溃失效。
4、(2)超临界发泡法(cn110204778a、cn108795052a、cn108164831a、cn106336522a)需要在高温高压的条件下完成对热塑性材料的气体饱和吸附，而后经两段吸附或两段泄压过程形成梯度泡孔，该方法能耗高且对设备要求严格。
5、(3)3d打印法(cn109376497a、cn107200583a)通过沿
6、(4)冷冻法(cn109180992a)采用定向冷冻法制备梯度气凝胶材料，该方法需要冷热处理，能耗高、产能低。
7、(5)熔融共挤出法(cn108164814a)通过基料与不同比例的成核剂共混挤出片材后，将片材熔融叠合，因成核剂有利于泡孔形成，所以泡孔分布与成核剂浓度正相关，利用这一特性经发泡后获得梯度多孔材料，该方法工艺繁琐且能耗较高。
8、(6)微波法(cn117820714a)与熔融共挤出类似，利用含有不同浓度微波吸收剂的基材片熔融叠合，再经预发泡与微波二次发泡后获得梯度泡沫材料，因微波吸收剂浓度差异可以形成梯度温度场，对发泡程度产生影响，形成梯度泡沫；该方法工艺更加繁琐、所需设备条件更加严格且能耗高。
9、以上方法虽然都可以构建梯度泡沫材料，但都存在一些限制，导致梯度泡沫材料发展的不足。
10、因此，开发一种一体化制备梯度聚氨酯泡沫材料的方法，减少对设备的依赖、进一步降低生产成本具有极高的实用价值与经济价值。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术利用压力辅助发泡技术一步法化学发泡制备一体化梯度泡沫。本专利技术采用的技术方法简单易复现，可以达到降低能耗、减少成本或提升效率等目的。本专利技术的制备得到的梯度泡沫材料实现了密度与泡孔尺寸的连续过渡，避免了界面问题造成的内部破坏。
2、本专利技术的第一个目的是提供一种制备一体化梯度聚氨酯泡沫的方法，所述方法包括：
3、(1)将聚醚多元醇、发泡剂、扩链剂、交联剂、匀泡剂和催化剂混匀，得到预制料；将预制料和异氰酸酯混合，混匀，得到发泡料；
4、(2)将发泡料浇筑至模具中，以发泡料起升方向的表面为作用面，施加载荷作用；施加载荷作用后，进行自由发泡；待发泡结束，取出泡沫试样，熟化，得到一体化梯度聚氨酯泡沫；
5、其中，载荷作用中载荷强度为8～12bar，恒定载重2～10s，自由发泡0～8s(恒定载荷法)；
6、或，
7、载荷作用中载荷强度从0bar开始，按照0.8～4.0bar/s的载荷强度变化速率，梯度载重2～10s，自由发泡0～8s(阶梯载荷法)。
8、在一种实施方式中，发泡剂为水；优选地，发泡剂为工业级去离子水。
9、在一种实施方式中，扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇中的一种或两种。
10、在一中实施方式中，交联剂为二乙醇胺。
11、在一种实施方式中，匀泡剂为硅油。
12、在一种实施方式中，催化剂为三乙烯二胺、tegoamin dmea、a33中的一种或几种。
13、在一种实施方式中，从发泡料浇筑至模具开始，至发泡料凝胶前的这段时间称为加工窗口期；加工窗口期的时长与基材(发泡料)性质密切相关，且受投料比影响；本专利技术中，加工窗口期为发泡料载重的时长与自由发泡时长的总和，即操作时间，时长为5～20s；
14、优选地，加工窗口期为10s。
15、在一种实施方式中，步骤(1)中，聚醚多元醇、发泡剂、扩链剂、交联剂、匀泡剂和催化剂的质量份数比例为90～110:0.65～0.85:4～6:2～4:0.3～0.7:1.5～2。
16、在一种实施方式中，其特征在于，步骤(1)中，预制料和异氰酸酯的质量份数比例为98.45～123.55:75:86.5。
17、在一种实施方式中，步骤(2)中，熟化是将泡沫试样置于40～70℃下48～72h。
18、本专利技术的第二个目的是提供任一上述的方法制备得到的一体化梯度聚氨酯泡沫。
19、本专利技术的第三个目的是提供任一上述的方法或上述的一体化梯度聚氨酯泡沫在材料领域中的应用。
20、在一种实施方式中，所述材料领域中的应用包括：制备建筑材料、家具、包装材料、防护用具、医疗器械、运动器材。
21、本专利技术的第四个目的是提供一种用于冲击防护的衬垫，所述衬垫含有上述的一体化梯度聚氨酯泡沫。
22、本专利技术的第五个目的是提供一种建筑材料，所述建筑材料含有上述的一体化梯度聚氨酯泡沫。
23、本专利技术的第六个目的是一种提高聚氨酯泡沫材料的抗压强度、比能量吸收性能与抗冲击性能的方法，所述方法包括：
24、(1)将聚醚多元醇、发泡剂、扩链剂、交联剂、匀泡剂和催化剂混匀，得到预制料；将预制料和异氰酸酯混合，混匀，得到发泡料；
25、(2)将发泡料浇筑至模具中，以发泡料起升方向的表面为作用面，施加载荷作用；施加载荷作用后，进行自由发泡；待发泡结束，取出泡沫试样，熟化，得到一体化梯度聚氨酯泡沫；
26、其中，载荷作用中载荷强度为8～12bar，恒定载重2～10s，自由发泡0～8s；
27、或，
28、载荷作用中载荷强度从0bar开始，按照0.8～4.0bar/s的载荷强度变化速率，梯度载重时长为2～10s，自由发泡0～8s。
29、在一种实施方式中，步骤(1)中，聚醚多元醇、发泡剂、扩链剂、交联剂、匀泡剂和催化剂的质量份数比例为90～110:0.65～0.85:4～6:2～4:0.3～0.7:1.5～2。
30、在一种实施方式中，其特征在于，步骤(1)中，预制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制备一体化梯度聚氨酯泡沫的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，聚醚多元醇、发泡剂、扩链剂、交联剂、匀泡剂和催化剂的质量份数比为90～110:0.65～0.85:4～6:2～4:0.3～0.7:1.5～2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，预制料和异氰酸酯的质量份数比为98.45～123.55:75～86.5。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，熟化是将泡沫试样置于40～70℃下熟化48～72h。
5.权利要求1～4任一所述的方法制备得到的一体化梯度聚氨酯泡沫。
6.权利要求1～4任一所述的方法或权利要求5所述的一体化梯度聚氨酯泡沫在材料领域中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述材料领域中的应用包括：制备建筑材料、家具、包装材料、防护用具、医疗器械或运动器材。
8.一种用于冲击防护的衬垫，其特征在于，所述衬垫含有权利要求5所述的一体化梯度聚氨酯泡沫。
9.一种建
10.一种提高聚氨酯泡沫材料的抗压强度、比能量吸收性能与抗冲击性能的方法，其特征在于，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种制备一体化梯度聚氨酯泡沫的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，聚醚多元醇、发泡剂、扩链剂、交联剂、匀泡剂和催化剂的质量份数比为90～110:0.65～0.85:4～6:2～4:0.3～0.7:1.5～2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，预制料和异氰酸酯的质量份数比为98.45～123.55:75～86.5。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，熟化是将泡沫试样置于40～70℃下熟化48～72h。
5.权利要求1～4任一所述的方法制备...
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