一种聚氨酯发泡胶及其制备方法与流程

本技术涉及发泡胶领域，尤其涉及一种聚氨酯发泡胶及其制备方法。

背景技术：

1、聚氨酯发泡胶是一种在汽车、建筑装修、电器等领域中较为常见，主要用于填充、粘结、密封和隔音隔热用途的特殊产品。目前，现有市场上的聚氨酯发泡胶的产品类型较多，并且随着近些年来的环保性改进，大多数的聚氨酯发泡胶的环保性得到了大幅度的提高。

2、同时，现有的聚氨酯发泡胶大都是低粘度自流平型产品，在面对高粘度和高触变需求场景时，无法直接使用，这极大地影响了聚氨酯发泡胶的应用领域和应用环境的扩展，且现有的聚氨酯发泡胶的抗吸水性和防水密封性因为原料方案的变化而变得较差，以及一些现有的聚氨酯发泡胶产品依旧存在气味大、阻燃性较差、机械性能差和密度较高的缺点，从而无法适应现有模块化工业产品对于聚氨酯发泡胶的性能要求。

3、因此，为了解决上述问题本技术提供了一种聚氨酯发泡胶及其制备方法。本技术制得的聚氨酯发泡胶在保证无卤无磷高环保阻燃性的前提下，能够有效满足平面、斜面打胶的工业需求并且大幅改善其吸水率和防水密封性，具有十分优异的发泡胶的高粘度和高触变性能；另一方面，本技术制得的聚氨酯发泡胶还能够有效避免因为上述对于聚氨酯发泡胶的性能改性，而导致的机械性能明显下降和气味增大的问题，大幅扩展了聚氨酯发泡胶的应用领域和应用环境，具有十分优异的应用前景。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本技术第一方面提供了一种聚氨酯发泡胶，包括a组分和b组分；

2、所述a组分以质量份计，原料为：多元醇组合物65~85份，扩链剂2~5份，阻燃剂10~20份，功能粒子10~15份，触变剂2~5份，催化剂0.3~1份，稳泡剂1.5~3份，去离子水1~2份，抗氧剂0.4~0.8份，助剂1.5~2.5份；

3、所述b组分以质量份计，原料为：多异氰酸酯45~55份，功能聚合物45~55份。

4、作为一种优选的方案，所述a组分和b组分的质量比为（95~100）：（15~22）。

5、作为一种优选的方案，所述a组分和b组分的质量比为100：（17~20）。

6、作为一种优选的方案，所述多元醇组合物，功能粒子和助剂的质量比为（70~80）：（12~15）：（1.8~2.2）。

7、作为一种优选的方案，所述多元醇组合物，功能粒子和助剂的质量比为（73~76）：（13~14）：（1.9~2）。

8、作为一种优选的方案，所述多元醇组合物为聚醚多元醇和聚脲多元醇的组合物。

9、作为一种优选的方案，所述聚醚多元醇和聚脲多元醇的质量比为（40~50）：（25~35）。

10、作为一种优选的方案，所述聚醚多元醇和聚脲多元醇的质量比为40：35。

11、作为一种优选的方案，所述聚醚多元醇为环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇。

12、作为一种优选的方案，所述环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇的伯羟基含量为70~90%。

13、作为一种优选的方案，所述环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇的重均分子量为4500~5500da。

14、作为一种优选的方案，所述环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇的羟值为34~38mgkoh/g。

15、作为一种优选的方案，所述环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚三醇的粘度为800~1000mpa·s，25℃。

16、作为一种优选的方案，所述聚脲多元醇包括有苯环结构。

17、作为一种优选的方案，所述聚脲多元醇的聚脲含量为15~25%。

18、作为一种优选的方案，所述聚脲多元醇的羟值为24~26mgkoh/g。

19、作为一种优选的方案，所述聚脲多元醇的粘度为1800~2400mpa·s，25℃。

20、作为一种优选的方案，所述扩链剂为乙二醇、三乙醇胺、二乙基甲苯二胺、聚四亚甲基醚二醇双对氨基苯甲酸酯中的至少一种。

21、作为一种优选的方案，所述扩链剂为聚四亚甲基醚二醇双对氨基苯甲酸酯。

22、作为一种优选的方案，所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、氧化锑、膨胀石墨、氧化铝中的至少一种。

23、作为一种优选的方案，所述阻燃剂为氢氧化铝和硼酸锌的组合物。

24、作为一种优选的方案，所述氢氧化铝和硼酸锌的质量比为（4~6）：（1~1.5）。

25、作为一种优选的方案，所述氢氧化铝和硼酸锌的质量比为5：1。

26、作为一种优选的方案，所述阻燃剂的平均粒径为1~3μm。

27、作为一种优选的方案，所述阻燃剂的平均粒径为1.5~2μm。

28、作为一种优选的方案，所述功能粒子的制备方法包括以下步骤：s1：将氧化锌加入至dmf溶液中，加入丁二酸酐和乙烯基三甲氧基硅烷，升温至70~75℃保温2~4h，完成后离心过滤，去离子水洗涤烘干后得到预处理氧化锌；s2：将预处理氧化锌和六水硝酸锌混合加入至dmf中，升温至60~65℃保温30~40min内滴加加入2,5-二羟基对苯二甲酸的dmf溶液，升温至68~70℃，60~80rpm转速搅拌2~2.5h；s3：加入直链淀粉，并降温至45~50℃，120~160rpm转速快速搅拌反应0.5~1h，完成后将产物离心过滤，加入去离子水中，300~400w超声震荡2~3h直至溶液无块状沉淀，完成后产物离心过滤并冷冻干燥，完成后即得。

29、作为一种优选的方案，所述氧化锌，丁二酸酐和乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为（3~3.5）：（1.5~2）：（0.2~0.3）。

30、作为一种优选的方案，所述预处理氧化锌，六水硝酸锌，2,5-二羟基对苯二甲酸和直链淀粉的质量比为（1~1.5）：（1.2~2）：（2.5~3.5）：（1.2~1.6）。

31、作为一种优选的方案，所述预处理氧化锌，六水硝酸锌，2,5-二羟基对苯二甲酸和直链淀粉的质量比为（1.1~1.3）：（1.4~1.8）：（2.8~3.2）：（1.4~1.5）。

32、作为一种优选的方案，所述氧化锌的平均粒径为10~20nm。

33、本技术中加入的功能粒子能够大幅提高聚氨酯发泡胶的粘度、触变、防水密封和力学性能。复合改性后的功能粒子能够形成以直链淀粉为主载体，纳米氧化锌和框架粒子配合的组合结构，该结构的存在能够通过直链淀粉中的羟基参与聚氨酯发泡胶中的氨基甲酸酯键的生成，在聚氨酯的网络构建中提供良好的活性位点，进而在应用过程中大幅增强了功能粒子和其它粒子在聚氨酯发泡胶体系中的分散均匀性和后续的分散的固定强度，从而避免了粒子在体系内部的迁移和聚集现象；另一方面，形成的氧化锌和框架粒子的复合结构能够通过其对于内部微量水分的引导和吸收作用从而有效清除聚氨酯发泡胶内部的水分体系，大幅增加水分在体系中的游离阻力和渗透阻力，并且能够形成良好的阻隔层，进而大幅减弱水分子的聚集作用，减少水合层或团聚水的形成速度，进而获得优异触变、防水等性能。

34、作为一种优选的方案，所述触变剂为膨润土和改性氢化蓖麻油的组合物。

35、作为一种优选的方案，所述改性氢化蓖麻油为聚酰胺改性氢化蓖麻油。

36、作为一种优选的方案，所述膨润土和改性氢化蓖麻油的质量比为（1.2~1.6）：（2.5~3.5）。

37、作为一种优选的方案，所述膨润土和改性氢化蓖麻油的质量比为（1.4~1.5）：（2.8~3.2）。

38、作为一种优选的方案，所述催化剂为三乙烯二胺和改性三乙烯二胺的混合溶液。

39、作为一种优选的方案，所述稳泡剂为改进聚醚和聚硅氧烷的硅氢加成聚合物。

40、作为一种优选的方案，所述改进聚醚和聚硅氧烷的硅氢加成聚合物为粘度为750~1250mpa·s，25℃聚合物和粘度为2000~2400mpa·s，25℃聚合物的组合物。

41、作为一种优选的方案，所述粘度为750~1250mpa·s，25℃聚合物和粘度为2000~2400mpa·s，25℃聚合物的质量比为（1.3~1.6）：（0.4~0.6）。

42、作为一种优选的方案，所述助剂为聚异丁烯、端羟基改性聚丁二烯、氢化松香甲酯、液体石油树脂中的至少一种。

43、作为一种优选的方案，所述助剂为端羟基改性聚丁二烯。

44、作为一种优选的方案，所述端羟基改性聚丁二烯的羟值为44~51mgkoh/g；所述端羟基改性聚丁二烯的粘度为4000~5000mpa·s，25℃。

45、作为一种优选的方案，所述多异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯 、异佛尔酮二异氰酸酯、环己基二异氰酸酯中的至少一种。

46、作为一种优选的方案，所述多异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯。

47、作为一种优选的方案，所述功能聚合物为三聚1，2丙二醇与二苯基甲烷二异氰酸酯的聚合物。

48、作为一种优选的方案，所述功能聚合物的制备方法包括以下步骤：将三聚1，2丙二醇在120~130℃真空脱水1.5~2h，之后加入二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌加热至80~90℃，保温反应2h，冷却到60~65℃出料，完成后即得三聚1，2丙二醇与二苯基甲烷二异氰酸酯的聚合物。

49、作为一种优选的方案，所述三聚1，2丙二醇和二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为（1~1.5）：（4~4.5）。

50、作为一种优选的方案，所述功能聚合物的nco含量指数为20~24%。

51、作为一种优选的方案，所述功能聚合物的粘度为1000~1500mpa·s，25℃。

52、本技术中加入的三聚1，2丙二醇与二苯基甲烷二异氰酸酯的聚合物能够大幅提高聚氨酯发泡胶的力学性、触变性和防水性等性能，且有效保证阻燃。本技术中加入的三聚1，2丙二醇与二苯基甲烷二异氰酸酯的聚合物，除了能够在聚氨酯发泡胶形成中参与主链结构单元的构建，能够通过其含有的多羟基在聚氨酯网络结构中引入分支点，从而大幅加强长分子链在内部与其它分子链以及原料物质的分子间吸引活性，大幅提高构建的交联网络的强度和致密性；同时，依靠二苯基甲烷二异氰酸酯在a和b混合组分中的高反应活性，大幅增加氨基甲酸酯链的生成效率，在水分影响下，快速构建出稳定的发泡结构，并通过与加入的功能粒子等其他粒子良好的连接作用力，固化粒子在体系中的分散位置，在使用时降低其粒子的内部迁移，且还能提高在外力作用下的内部应力承受程度，进而使得发泡胶获得优异的力学性、防水性和阻燃性等性能。

53、作为一种优选的方案，所述b组分的nco含量指数为26~27%，粘度为400~600mpa·s，25℃。

54、本技术第二方面提供了一种上述聚氨酯发泡胶的制备方法，具体包括以下步骤：s1：将多元醇组合物，扩链剂，阻燃剂，功能粒子和触变剂加入反应釜中混合搅拌直至无明显未分散颗粒，之后升温至70~90℃，200~300rpm转速搅拌反应50~70min，之后1~1.5℃/min降温至30~35℃，得到预混基料；s2：在预混基料加入去离子水控制水分含量在1.2~2wt%，之后加入稳泡剂和催化剂，搅拌分散30~50min，之后吹气100~150rpm转速混合20~30min，得到a组分；s3：将多异氰酸酯和功能聚合物加入真空反应釜，加热至60~65℃以40~60rpm转速搅拌30~40min，氮气破空出胶，得到b组分；s4：使用时，将a组分和b组分按照比例混合打胶，完成后即得。

55、本技术具有的有益效果：

56、1、本技术中提供的一种聚氨酯发泡胶，其在保证无卤无磷高环保阻燃性的前提下，能够有效满足平面、斜面打胶的工业需求并且大幅改善其吸水率和防水密封性，具有十分优异的发泡胶的高粘度和高触变性能；另一方面，本技术制得的聚氨酯发泡胶还能够有效避免因为上述对于聚氨酯发泡胶的性能改性，而导致的机械性能明显下降和气味增大的问题，大幅扩展了聚氨酯发泡胶的应用领域和应用环境，具有十分优异的应用前景。

57、2、本技术中提供的一种聚氨酯发泡胶，其阻燃环保性好，防水密封性强，可用于汽车模块化门板以及电柜的密封，且通过机械化涂胶，可实现平、斜面等无槽面板的稳定发泡，无流淌溢胶，同时满足大件涂胶时间长，快节奏生产固化要求快的要求。

58、3、本技术中提供的一种聚氨酯发泡胶，通过加入的功能粒子能够大幅提高聚氨酯发泡胶的粘度、触变、防水密封和力学性能；复合改性后的功能粒子能够形成以直链淀粉为主载体，纳米氧化锌和框架粒子配合的组合结构，该结构的存在能够通过直链淀粉中的羟基参与聚氨酯发泡胶中的氨基甲酸酯键的生成，在聚氨酯的网络构建中提供良好的活性位点，进而在应用过程中大幅增强了功能粒子和其它粒子在聚氨酯发泡胶体系中的分散均匀性和后续的分散的固定强度，从而避免了粒子在体系内部的迁移和聚集现象，且还能通过复合结构对于内部微量水分的引导和吸收作用从而有效清除聚氨酯发泡胶内部的水分体系，大幅增加水分在体系中的游离阻力和渗透阻力。

59、4、本技术中提供的一种聚氨酯发泡胶，其加入的三聚1，2丙二醇与二苯基甲烷二异氰酸酯的聚合物能够大幅提高聚氨酯发泡胶的力学性、触变性和防水性等性能，其能够在聚氨酯发泡胶形成中参与主链结构单元的构建，能够通过其含有的多羟基在聚氨酯网络结构中引入分支点，从而大幅加强长分子链在内部与其它分子链以及原料物质的分子间吸引活性，大幅提高构建的交联网络的强度和致密性；同时，依靠二苯基甲烷二异氰酸酯在a和b混合组分中的高反应活性，大幅增加氨基甲酸酯链的生成效率，在水分影响下，快速构建出稳定的发泡结构，并通过与加入的功能粒子等其他粒子良好的连接作用力，固化粒子在体系中的分散位置，在使用时降低其粒子的内部迁移，且还能提高在外力作用下的内部应力承受程度。