【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种低密度高强度一步法聚氨酯泡沫及其制备方法和用途。
技术介绍
1、聚氨酯泡沫具有优异的保温隔热性、吸声性、化学稳定性、吸能缓冲等，在航空航天、装备、交通运输、建筑等领域发挥着不可替代的作用。据相关文献(j.appl.polym.sci.1998,68,1045；plastic foams,part ii；marcel dekker:new york,1973；j.appl.polym.sci.2008,3,108；j.appl.polym.sci.2015,74,2724-2736)表明，聚氨酯泡沫材料压缩强度、压缩模量间的关系遵循power定律，压缩强度和压缩模量的对数与密度对数呈一次函数关系。可以用以下公式表示：
2、log(强度性质)＝log a+b log(密度)
3、其中，a是与树脂的温度和物理性质有关的常数，相关系数b与泡沫自身性质有关，即硬质聚氨酯泡沫的抗压强度与其密度呈正相关。低密度聚氨酯泡沫材料的机械性能较差，导致低密度聚氨酯泡沫难以作为结构材料使用。随着航空航天飞行器、高铁动车、潜航器等交通运输工具在不断追求轻量化以获得更快的速度和更优秀的机动性，对轻质高强度聚氨酯泡沫展现出迫切的需求。
4、复合增强以及分子结构改性是当前提升聚氨酯泡沫性能的主要途径。复合增强即向聚氨酯基体中添加玻璃微珠、高岭土、碳纤维、石墨烯、碳纳米管等增强体并将其进一步制备成泡沫复合材料。复合增强虽然使得泡沫材料的机械性能提升效果显著，但是也存在系列难以避免的问题
5、分子结构改性是通过改变聚氨酯交联网络中链段结构，增强交联网络中的化学/物理相互作用来提升材料强度。利用环氧树脂、酚醛树脂对聚氨酯树脂进行改性，构建聚合物互穿网络是当前普遍采用的分子结构改性手段。环氧、酚醛等刚性链段能赋予材料优良的强度和模量，聚氨酯柔顺链段能够为材料提供良好的韧性，该方法可以在不影响泡沫材料密度的情况下提升泡沫综合力学性能。然而酚羟基、醇羟基、环氧基团与异氰酸酯基团的反应活性存在差异。在实际过程中聚氨酯泡沫发泡成型过程是同步进行的，反应基团的差异会导致发泡和凝胶反应失衡，致使塌泡、回缩、劈裂等缺陷产生，为泡孔结构均匀性和泡沫材料性能稳定性带来挑战。两步法制备聚氨酯泡沫可以有效解决反应基团活性差异的问题，即先通过预聚等手段将酚羟基、环氧基团等转化为醇羟基或异氰酸酯基团，然后在反应体系中仅有醇羟基和异氰酸酯基团的情况下进行反应成型。两步法虽能避免反应不匹配的问题，但该法制备工艺流程较长，同时预聚体黏度较高，不利于后续均匀混合和制备。
6、相比之下，一步法制备聚氨酯泡沫具有操作简单和生产效率高的优点，适合自动化和大规模生产。
7、因此，寻求一低密度高强度聚氨酯泡沫的一步法制备方法是十分有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种低密度高强度一步法聚氨酯泡沫及其制备方法和用途。
2、本专利技术提供了一种聚氨酯泡沫，它是由以下重量份数的组分制备而成：多元醇100份，扩链剂5～30份，交联剂5～30份，泡沫稳定剂0.5～5份，发泡剂0.5～4份，自由基捕获剂0.5～4份，催化剂0.1～1份，异氰酸酯150～300份。
3、进一步地，所述聚氨酯泡沫是由以下重量份数的组分制备而成：多元醇100份，扩链剂10～20份，交联剂5～30份，泡沫稳定剂1～3份，发泡剂1～2份，自由基捕获剂1～2份，催化剂0.2～0.6份，异氰酸酯190～210份。
4、进一步地，所述多元醇为多官能度高羟值聚醚多元醇、二官能度聚酯多元醇、四氢呋喃聚醚多元醇、聚己内酯多元醇、双酚a聚氧丙烯醚、聚碳酸酯多元醇中的一种或两种以上的混合物；所述多官能度高羟值聚醚多元醇的羟值优选为350-550mgkoh/g，所述二官能度聚酯多元醇的羟值优选为150-350mgkoh/g；
5、所述扩链剂为液体小分子二元醇、液体小分子二元醇胺中的一种或两种以上的混合物；
6、所述交联剂为液体小分子多元醇、液体小分子多元醇胺；
7、所述泡沫稳定剂为有机硅-聚醚共聚物、纤维素类、可溶性淀粉类、生物聚合物类；
8、所述发泡剂选自水、二氧化碳、偶氮类化合物、亚硝基化合物、磺酰肼类化合物；
9、所述自由基捕获剂为丙酸酯类化合物、酚类化合物、亚磷酸酯类化合物中的一种或两种以上的混合物；
10、所述催化剂为有机锡类、三亚乙基二胺类、双(二甲氨基乙基)醚类、环己叔胺类、二甲胺类中的一种或两种以上的混合物；
11、所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种以上的混合物。
12、进一步地，所述多元醇选自聚醚多元醇4110，聚醚多元醇dv125和聚醚多元醇mn500；
13、所述液体小分子二元醇选自乙二醇，1,2-丙二醇，1,3-丙二醇，1,4-丁二醇，一缩二乙二醇，二缩三乙二醇1,2-戊二醇，1,5-戊二醇；
14、所述液体小分子二元醇胺选自二乙醇胺，甲基二乙醇胺，双羟基异丙基苯胺；
15、所述液体小分子多元醇选自丙三醇，1,2,6-己三醇；
16、所述液体小分子多元醇胺为三乙醇胺；
17、所述泡沫稳定剂选自泡沫稳定剂ak8801、ak8805，泡沫稳定剂ak8818，泡沫稳定剂b8433，泡沫稳定剂b8443，泡沫稳定剂dc-5640，泡沫稳定剂s-6920，泡沫稳定剂h330，泡沫稳定剂h350中的一种或两种以上的混合物；
18、自由基捕获剂中，所述丙酸酯类化合物选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，三甘醇双[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]，硫代二亚乙基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]；
19、所述酚类化合物选自1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4羟基苯)苯，1,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯)-均三嗪-2,4,6-(1h,3h,5h)三酮；
20、所述亚磷酸酯类化合物选自亚磷酸酯三(2，4-二叔丁基苯基)酯，亚磷酸三苯基酯；
21、催化剂中，所述有机锡类选自辛酸亚锡(t9)、二月桂酸二丁基锡(t12)、双硫醇二丁基锡(t131)；
22、所述三亚乙基二胺类为三亚乙基二胺；
23、所述双(二甲氨基乙基)醚类为双(二甲氨基乙基)醚；
【技术保护点】
1.一种聚氨酯泡沫，其特征在于，它是由以下重量份数的组分制备而成：多元醇100份，扩链剂5～30份，交联剂5～30份，泡沫稳定剂0.5～5份，发泡剂0.5～4份，自由基捕获剂0.5～4份，催化剂0.1～1份，异氰酸酯150～300份。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述聚氨酯泡沫是由以下重量份数的组分制备而成：多元醇100份，扩链剂10～20份，交联剂5～30份，泡沫稳定剂1～3份，发泡剂1～2份，自由基捕获剂1～2份，催化剂0.2～0.6份，异氰酸酯190～210份。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述多元醇为聚醚多元醇4110；
6.一种制备权利要求1-5任一项所述聚氨酯泡沫的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：称取多元醇，扩链剂，交联剂，泡沫稳定剂，发泡剂，自由基捕获剂和催化剂，搅拌均匀后，再加入异氰酸酯，继续搅拌均匀，将混合物倒入模具中，熟化，即得。
7.根据权利
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一次搅拌的搅拌速度为3000r/min，搅拌时间为60秒；所述第二次搅拌的搅拌速度为3000r/min，搅拌时间为15～20秒；所述熟化为室温固化24小时。
9.权利要求1-5任一项所述聚氨酯泡沫在制备家居、交通运输、制冷保温、建筑施工领域使用的材料中的用途。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述材料为减震缓冲材料、吸音材料、包装材料、结构支撑材料。
...【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯泡沫，其特征在于，它是由以下重量份数的组分制备而成：多元醇100份，扩链剂5～30份，交联剂5～30份，泡沫稳定剂0.5～5份，发泡剂0.5～4份，自由基捕获剂0.5～4份，催化剂0.1～1份，异氰酸酯150～300份。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述聚氨酯泡沫是由以下重量份数的组分制备而成：多元醇100份，扩链剂10～20份，交联剂5～30份，泡沫稳定剂1～3份，发泡剂1～2份，自由基捕获剂1～2份，催化剂0.2～0.6份，异氰酸酯190～210份。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述多元醇为聚醚多元醇4110；
6.一种制备权利要求1-5任一项所述聚氨酯泡沫的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：称取多元醇...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁梅，邱晨，邹华维，罗银富，倪龙，叶航，周生态，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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