一种户外用有机无机结构聚氨酯复合板材及其制备方法与流程

本发明涉及聚氨酯，具体为一种户外用有机无机结构聚氨酯复合板材及其制备方法。

背景技术：

1、聚氨酯复合板是一种由高分子树脂材料结合增强纤维等材料制备得到的一种装饰板材，相较于传统的水泥板、石膏板等材料，聚氨酯复合板具有轻质高强的特点，安装和施工更加便捷，并且设计灵活，可以通过加工过程中添加的色素以及模具更改，从而得到具有多样性和美观性的装饰板材；但是现有的常规聚氨酯复合板材中所使用的增强纤维材料常为玻璃纤维、碳纤维等材料，这类纤维材料具有密度较大且生产能耗高的特点，当这类纤维材料应用在聚氨酯复合板材中后，会使得聚氨酯复合板材的密度质量上升，对安装和施工造成不便，因此本发明使用了木质纤维作为增强纤维材料，并针对木质纤维材料不耐霉菌分解的缺陷进行了攻克。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种户外用有机无机结构聚氨酯复合板材及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种户外用有机无机结构聚氨酯复合板材，具有以下技术特征：所述户外用有机无机结构聚氨酯复合板材由聚氨酯复合木纤维层和设置在其上表面的聚氨酯仿真树皮表层；

3、其中，所述聚氨酯复合木纤维层厚度为10-120mm；所述聚氨酯仿真树皮表层厚度为1-50mm。

4、进一步的，所述聚氨酯复合木纤维层由复合木纤维层a料、复合木纤维层b料和木质纤维组成；

5、其中，所述复合木纤维层a料、复合木纤维层b料和木质纤维的质量比为100：（50-110）：（40-120）；

6、其中，按重量份数计，所述复合木纤维层a料包括以下组分：100份多元醇、0.3-2.5份水、0.2-1.0份催化剂、1.0-3.0份表面活性剂、0.1-0.5份光稳定剂、10-20份抗霉阻燃化合物、5-10份阻燃剂、10-100份无机粉料；

7、所述复合木纤维层b料为二苯基甲烷二异氰酸酯或多亚甲基多苯基异氰酸酯中的任意一种或多种。

8、进一步的，所述多元醇为聚氧化丙烯多元醇或苯酐聚酯多元醇中的任意一种，羟值在350-500mgkoh/g；

9、所述催化剂为叔胺类催化剂、有机稀土盐类催化剂中的任意一种或多种；所述表面活性剂为有机硅类表面活性剂；所述光稳定剂为uv-9、uv-24、uv-531、uv-328中的任意一种或多种；所述阻燃剂为磷系阻燃剂；所述无机粉料为硅酸盐水泥、碳酸钙、高岭土、硅灰石中的任意一种或多种。

10、进一步的，所述抗霉阻燃化合物的制备方法为：

11、a. 将5-(3-氨基苯基)四唑分散至dmf中，搅拌混合35-50min后，得到5-(3-氨基苯基)四唑溶液；

12、将四氟对苯二甲酸与dmac混合，升温至35-45℃，搅拌分散1-2h后，向其中滴加5-(3-氨基苯基)四唑溶液，滴加过程中对混合反应液不断搅拌，滴加时长为1-1.5h，滴加结束后，升温至45-50℃，继续反应0.5-1h后，真空40-50℃，干燥至恒重得到端羧基四唑化合物；

13、b. 将2-氨基-4,6-二羟基嘧啶分散至甲醇中，冰水浴冷却至0-4℃，搅拌混合2-4h后，向其中滴加溶有二碳酸二叔丁酯的乙醚溶液，滴加结束后，加入三乙胺，继续混合15-20min后，控制反应温度为0-4℃，保温反应8-12h后，真空蒸发去除多余溶剂后，使用去离子水洗涤反应产物，并将剩余反应产物再次置于乙醚中，重结晶，得到氨基保护嘧啶化合物；

14、c. 将氨基保护嘧啶化合物分散至dmf中，室温下搅拌分散2-4h后，向其中加入n,n'-二环己基碳酰亚胺，继续混合10-15min后，加入步骤s11制备得到的端羧基四唑化合物，升温至45-50℃，搅拌反应2-8h后，旋蒸去除多余溶剂后，将剩余反应产物与温度为2-4℃的四氢呋喃饱和氯化氢溶液混合，搅拌反应1-2h后，过滤，使用温度为0-4℃的去离子水过滤产物2-3次后，真空蒸发至恒重，得到抗霉阻燃化合物。

15、进一步的，按重量份数计，步骤a中，所述5-(3-氨基苯基)四唑、四氟对苯二甲酸的质量比为10：（13.7-14.8）；

16、步骤b中，所述2-氨基-4,6-二羟基嘧啶、二碳酸二叔丁酯、三乙胺的质量比为10：（15.5-17.2）：（5-10）；

17、步骤c中，所述氨基保护嘧啶化合物、n,n'-二环己基碳酰亚胺、端羧基四唑化合物的质量比为10：（0.05-0.1）：（10-11.6）。

18、进一步的，所述聚氨酯仿真树皮表层由表层a料和表层b料组成，其中所述表层a料与表层b料的质量比为100：（3.0-10）；

19、其中，按重量份数计，所述表层a料由多元醇、二异氰酸酯混合后制得，nco值为3.0-11.0%；

20、所述表层b料包括以下组分：100份多元醇、0.5-5份1,4-丁二醇、0.02-1份水、0.1-0.3份抗氧化剂、0.3-1.0份光稳定剂、0.3-3.0份表面活性剂与颜料、1.0-10份无机填料。

21、进一步的，所述多元醇为聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇中至少一种，mw为1000-3000；所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、酚噻嗪中的任意一种或多种；所述光稳定剂为uv-9、uv-24、uv-531、uv-328中的任意一种或多种；表面活性剂为有机硅类表面活性剂；无机填料为硅酸盐水泥、高岭土、硅灰石、碳酸钙中的任意一种或多种。

22、一种户外用有机无机结构聚氨酯复合板材的制备方法，包括以下步骤：

23、所述聚氨酯复合木纤维层的制备方法为：

24、a1. 将多元醇、水、催化剂、表面活性剂、光稳定剂与抗霉阻燃化合物、阻燃剂、无机粉料混合，使用高速分散机搅拌混合10-15min后，得到复合纤维层a料；

25、a2. 将复合纤维层b料加入到复合纤维层a料中，搅拌混合30秒至1分钟后，将混合料加入到木纤维组份中，继续混合1-3min后，倒入模具中，过填充系数为110-300%，待固化后，取出，得到聚氨酯复合木纤维层；

26、所述聚氨酯仿真树皮表层的制备方法为：

27、b1. 将多元醇、二异氰酸酯混合，升温至70-80℃，搅拌反应3-5h后，测试nco达到设计值后，冷却出料，得到表层a料；

28、b2. 将多元醇、1,4-丁二醇、水、抗氧化剂、光稳定剂、表面活性剂与颜料、无机填料混合，搅拌10-15min后，得到表层b料；

29、b3. 将表层a料与表层b料混合1-3min后，将其倒入模具中固化，得到聚氨酯仿真树皮表层。

30、一种户外用有机无机结构聚氨酯复合板材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将聚氨酯复合木纤维层与聚氨酯仿真树皮层之间通过粘结剂贴合，制备得到户外用有机无机结构聚氨酯复合板材。

31、一种户外用有机无机结构聚氨酯复合板材的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：在步骤b3后，将表层a料与表层b料混合1-3min注入模具底部，进行a2的步骤，使聚氨酯仿真树皮表层与聚氨酯复合木纤维层在同一个模具中一体固化成型，制备得到户外用有机无机结构聚氨酯复合板材。

32、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

33、1. 本发明使用了木纤维材料作为增强纤维与聚氨酯树脂混合，取代了常规使用的玻璃纤维材料，降低了聚氨酯复合板生产的能耗，且木纤维材料可降解，可以有效避免生产聚氨酯复合板的过程中对环境的污染；

34、2. 本发明为了增强所制备的聚氨酯复合板的使用寿命，避免其中的木质纤维受到外界霉菌分解造成的强度下降，本发明在制备聚氨酯复合板的过程中制备并添加了抗霉阻燃化合物；

35、本发明首先使用了具有四唑环的5-(3-氨基苯基)四唑作为原材料，将其与四氟对苯二甲酸反应，从而生成了同时具有氟元素和四唑环的羧基四唑化合物；其中所含有的四唑环是一种由四个氮原子形成的四元环结构，可以对霉菌酶活性造成影响，从而影响霉菌的代谢合成，降低霉菌活性，影响霉菌细胞壁合成，从而对霉菌进行限制；并且本发明还将其与含有氟元素的四氟对苯二甲酸反应，从而引入了氟元素，氟元素具有极强的电负性，氟元素的引入可以有效提高聚氨酯基体的防水性能，避免水汽对聚氨酯硬泡层的入侵，降低聚氨酯基体中湿度，从而减少霉菌生长的条件，并且氟元素的引入还可以有效改善本发明所制备的聚氨酯复合板的阻燃性能，增强其使用安全性；

36、在这一基础上，本发明还对2-氨基-4,6-二羟基嘧啶进行了处理，本发明首先使用了二碳酸二叔丁酯对2-氨基-4,6-二羟基嘧啶中的氨基基团进行了保护，之后将其与端羧基四唑化合物混合，利用羟基与羧基之间的酯化反应，从而将具有防霉功能的四唑环、疏水功能的氟元素和阻燃功能的氮元素结合，之后在酸性环境下释放被保护的氨基基团，将其与聚醚多元醇混合后，进一步的将其与异氰酸酯反应，从而最终制得了具有阻燃防霉功能的木纤维聚氨酯硬泡层。