[發(fā)明專利]一種超低溫絕熱用聚異氰脲酸酯泡沫塑料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310000660.5
• 申請(qǐng)日: 2013-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN103012730A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱日?qǐng)?/a>;楊汝平;吳亮;馬曉靜;李坤遠(yuǎn);許小強(qiáng);丁仁興;趙一搏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天材料及工藝研究所;中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): C08G18/70
• 分類號(hào): C08G18/70;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/16;C08J9/14
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超低溫絕熱用聚異氰脲酸酯泡沫塑料及其制備方法，屬于塑料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

航天飛行器低溫貯箱的絕熱常使用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，但聚氨酯泡沫的上限使用溫度為120℃。

專利CN1860147A《用于生產(chǎn)硬質(zhì)聚氨酯泡沫和異氰尿酸酯改性硬質(zhì)聚氨酯泡沫的催化劑組合物及包含其的原料組合物》提到了一種用于制備異氰脲酸酯泡沫的方法，使用多元醇聚醚、水、胺類混合物作為主要組分。現(xiàn)有聚異氰脲酸酯泡沫塑料在低溫使用中發(fā)生脆性斷裂。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提出一種超低溫絕熱用聚異氰脲酸酯泡沫塑料及其制備方法，該塑料的上限使用溫度為180℃，該塑料可用于液氧容器保溫，在外部150℃的環(huán)境中使用；該塑料為一種輕質(zhì)，低熱導(dǎo)率的絕熱用聚異氰脲酸酯泡沫塑料，可以長(zhǎng)時(shí)間使用在－196℃～150℃環(huán)境中，主要應(yīng)用于超低溫貯箱保溫絕熱，本發(fā)明為改善泡沫脆性，通過使用混合聚醚體系、調(diào)整異氰酸酯指數(shù)的方法，使泡沫塑料的低溫?cái)嗔焉扉L(zhǎng)率增大到0.5～1%。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明的一種超低溫絕熱用聚異氰脲酸酯泡沫塑料，該塑料包括多元醇、勻泡劑、發(fā)泡劑、催化劑和異氰酸酯溶液；以多元醇的質(zhì)量份數(shù)為100份計(jì)算，其他各部分的質(zhì)量份數(shù)為：

勻泡劑10～20份

發(fā)泡劑30～60份

催化劑1～5份

異氰酸酯溶液200～500份

所述的多元醇為聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物；聚醚多元醇為甘油－環(huán)氧丙烷聚醚和三羥基甲基丙烷－環(huán)氧丙烷聚醚的混合物；聚酯多元醇為三羥基甲基丙烷聚酯；聚醚多元醇和聚酯多元醇質(zhì)量份數(shù)之比為60～80份：20～40份；

所述勻泡劑為非硅酮系表面活性劑；勻泡劑優(yōu)選為Dabco?LK221；

所述發(fā)泡劑為HCFC-141b；

所述催化劑優(yōu)選為Dabco?TMR-4；

異氰酸酯溶液優(yōu)選為PM-2010。

本發(fā)明的一種超低溫絕熱用聚異氰脲酸酯泡沫塑料的制備方法，步驟包括：

1）將多元醇與勻泡劑、發(fā)泡劑、催化劑混合攪拌均勻，得到混合物；

2）將異氰酸酯溶液加入到步驟1）得到的混合物中，攪拌8～12s，然后在30s內(nèi)灌注到600×600×100mm的方形鋼制模具中進(jìn)行發(fā)泡反應(yīng)，發(fā)泡反應(yīng)在常溫中進(jìn)行2～3min，得到發(fā)泡產(chǎn)物；

3）將步驟1）得到的發(fā)泡產(chǎn)物放進(jìn)50～80℃烘箱中加熱1～3h，得到聚異氰脲酸酯泡沫塑料。

在高低溫大溫區(qū)環(huán)境中，兩個(gè)溫區(qū)對(duì)材料的剛性要求相反，在高溫區(qū)要防止泡沫受熱收縮，要求材料剛性越強(qiáng)越好。在低溫區(qū)，要防止泡沫收縮斷裂，要求材料韌性越高越好。為了解決對(duì)材料剛性平衡性，在調(diào)節(jié)多元醇后，還需要找到異氰酸酯指數(shù)的平衡點(diǎn)。

本發(fā)明在使用的組合多元醇基礎(chǔ)上，將異氰酸酯指數(shù)調(diào)整到2.0～3.0，可以兼顧高低溫力學(xué)性能，同時(shí)降低高溫收縮和低溫?cái)嗔训娘L(fēng)險(xiǎn)。

有益效果

本發(fā)明的聚異氰脲酸酯泡沫塑料具有較好的耐溫性能，泡沫分解溫度在200℃以上，在機(jī)械性能方面體現(xiàn)為材料模量高，強(qiáng)度大；在提高耐溫性能的同時(shí)降低了斷裂伸長(zhǎng)率，尤其在低溫環(huán)境下表現(xiàn)明顯。

使用組合多元醇可以在結(jié)構(gòu)上增加材料韌性，降低低溫?cái)嗔训娘L(fēng)險(xiǎn)。通常在硬質(zhì)泡沫中使用的多元醇羥值在300～700mgKOH/g，官能度在2～5。羥值越高，官能度越大，結(jié)構(gòu)中的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越多，剛性越大。本發(fā)明使用的組合多元醇中，涉及到一種2官能度的甘油-環(huán)氧丙烷聚醚和一種3官能度的三羥基甲基丙烷-環(huán)氧丙烷聚醚，羥值在300mgKOH/g左右，可以降低液氧溫度下的斷裂風(fēng)險(xiǎn)。

異氰酸酯指數(shù)是異氰酸根與羥基物質(zhì)量之比。在150℃，10h烘烤試驗(yàn)中表明，異氰酸酯指數(shù)大于2.0才能防止收縮變形。在拉伸性能測(cè)試中表明，隨著指數(shù)的提高，大于3.0泡沫模量上升較快，超過5.0后變化不大。所以選擇指數(shù)在2.0～3.0區(qū)間。

本發(fā)明得到的聚異氰脲酸酯泡沫密度60kg/m³，對(duì)熱導(dǎo)率、低溫機(jī)械性能和耐溫性能進(jìn)行測(cè)試。將得到的泡沫塑料進(jìn)行熱導(dǎo)率測(cè)試，按照GJB328《絕熱材料低溫穩(wěn)態(tài)熱導(dǎo)率試驗(yàn)方法》，在液氧溫度下，測(cè)試泡沫塑料的熱導(dǎo)率為0.02～0.03W/(m·K)。