專(zhuān)利名稱(chēng)：一種改進(jìn)的交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泡孔細(xì)微均勻，機(jī)械力學(xué)性能優(yōu)良的改進(jìn)的交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫 (cross-linked PVC structural foam)及其制備方法。
背景技術(shù)：
交聯(lián)硬質(zhì)聚氯乙烯泡沫具有好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓縮強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、剛度、尺寸穩(wěn)定 性以及較高的抗斷裂性，被廣泛應(yīng)用于風(fēng)能、游艇、運(yùn)動(dòng)器材、鐵路機(jī)車(chē)和航空航天等 夾芯應(yīng)用中的復(fù)合材料元件中。
專(zhuān)利WO 2005/092958公開(kāi)了一種制備交聯(lián)聚氯乙烯剛性泡沫體的初始原料配方及 制備方法，其配方中存在3%-15%的環(huán)氧組分作為穩(wěn)定劑和增韌劑，過(guò)多的環(huán)氧組分的添 加，延長(zhǎng)了固化時(shí)間。專(zhuān)利WO 2007/141647公開(kāi)了一種改進(jìn)的泡孔細(xì)微的，機(jī)械性能優(yōu) 異的硬質(zhì)聚氯乙烯泡沫體的初始原料配方及制備方法，其配方中采用特定的原料，如K 值為70的堿性(pH-10)聚氯乙烯和(甲基)六氫苯酐，縮短了工藝時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率， 所得到的產(chǎn)品在一定范圍內(nèi)提高了機(jī)械性能。但特定的聚氯乙烯樹(shù)脂和酸酐的選擇，同 時(shí)也降低了反應(yīng)環(huán)境的酸性，增加了工藝控制難度，限制了工藝參數(shù)(溫度、時(shí)間)的 控制范圍。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種以含有三嗪化合物的初始混合 物來(lái)制備的性能優(yōu)異的改進(jìn)的交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫，具體由下述材料按重量份數(shù)比制 備而成
聚氯乙烯樹(shù)脂100份，異氰酸酯30-120份，環(huán)氧組分0.05-10份，發(fā)泡劑1-12份， 三嗪化合物0.5-10份，酸酐l-30份。 上述材料優(yōu)選的重量份數(shù)比為
聚氯乙烯樹(shù)脂100份，異氰酸酯45-100份，環(huán)氧組分0.05-2.5份，發(fā)泡劑3-12份， 三嗪化合物1.5-8份，酸酐10-25份。上述聚氯乙烯樹(shù)脂的重量占初始混合物重量的35%-75%，優(yōu)選40%-60%，更優(yōu)選 44%-56%。
所述的異氰酸酯是具有兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)官能團(tuán)的異氰酸酯化合物。所述異氰酸 酯組分優(yōu)選具有下列通式之一的 Q(NCO)i,
其中i是2或大于2的整數(shù)，Q是i價(jià)的有機(jī)自由基，可以是取代或未取代的烴基(即 亞烷基或亞芳基)，也可以是具有下面結(jié)構(gòu)式的基團(tuán)
qLZ-Q1，其中(^為亞烷烴或亞芳基，z是-o-, -o-q^s-, -o-q1-, -co-， -s-， -s-Qi-S-， -80-或者-802-。這樣的異氰酸酯化合物包括例如六亞甲基二異氰酸酯、1,8-二 異氰酸酯基-p-甲烷、二苯基甲烷二異氰酸酯、環(huán)己基二異氰酸酯、苯二異氰酸酯、甲苯 二異氰酸酯(包括2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯和粗制甲苯二異氰酸酯)、二 苯基甲垸二異氰酸酯、氯代苯二異氰酸酯、二苯基甲垸-4,4'-二異氰酸酯(也稱(chēng)為4,4'-二苯 基甲烷二異氰酸酯)、萘-l,5-二異氰酸酯等化合物中的一種或一種以上任意比例的混合物。
Q也可以表示i價(jià)的聚氨酯基，在這種情況下，Q(NCO)i即是通常稱(chēng)為預(yù)聚物的組合物。
本發(fā)明所用的異氰酸酯還可以是:異氰酸酯和二異氰酸酯的二聚體和三聚體和聚合的 二異氰酸酯，例如，具有下列通式 [Q"(NCO)i]j
其中，i是l或大于l的整數(shù)，j是2或大于2的整數(shù)，Q"是多官能有機(jī)基團(tuán)。這樣 的異氰酸酯化合物優(yōu)選聚合二異氰酸酯和異氰酸酯三聚體，所述的聚合的二異氰酸酯包 括，例如多亞甲基多苯基異氰酸酯等。所述的異氰酸酯三聚體可以是現(xiàn)有技術(shù)中任何異 氰酸酯三聚體，優(yōu)選下述均聚三聚體、共聚三聚體或均聚三聚體與共聚三聚體的混合物。 均聚異氰酸酯三聚體包括六亞甲基二異氰酸酯均聚三聚體、甲苯二異氰酸酯均聚三聚 體、異佛二酮二異氰酸酯均聚三聚體、4,4，-二苯基甲垸-二異氰酸酯均聚三聚體、二苯基 甲烷二異氰酸酯均聚三聚體、4，4-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯均聚三聚體、丁二異氰酸酯均 聚三聚體、辛二異氰酸酯均聚三聚體、癸二異氰酸酯均聚三聚體和萘二異氰酸酯均聚三 聚體等均聚三聚體中的一種或一種以上的混合物，優(yōu)選六亞甲基二異氰酸酯均聚三聚體、 甲苯二異氰酸酯均聚三聚體、4-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯均聚三聚體、異佛二酮二異氰 酸酯均聚三聚體和二苯基甲垸二異氰酸酯均聚三聚體等均聚三聚體中的一種或一種以上 任意比例的混合物；共聚異氰酸酯三聚體包括己二異氰酸、甲苯二異氰酸酯、異佛二酮二異氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷-二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯和4,4-二環(huán)己基甲 垸二異氰酸酯之間的共聚三聚體。其中，所述的多異氰酸酯三聚體更優(yōu)選六亞甲基二異 氰酸酯均聚三聚體，其結(jié)構(gòu)式如下
<formula>formula see original document page 7</formula>Q"也可以是具有下列通式的化合物 L(NCO)i
其中，i是l或大于l的整數(shù)，L是單官能或多官能原子或基團(tuán)。該類(lèi)型的化合物包 括例如乙基膦酸二異氰酸酯、C2H5P(0)(NCO)2、苯基膦酸二異氰酸酯、C6H5P(0)(NCO)2、 含三價(jià)硅氰酸酯基團(tuán)的化合物、由磺酰胺、氰酸和硫氰酸形成的異氰酸酯等化合物中的 一種或一種以上任意比例的混合物。
上述提及的異氰酸酯可以單獨(dú)使用，也可以使用一種以上的混合物。通常優(yōu)選的異氰 酸酯是芳香多異氰酸酯，因?yàn)樗鼈兊姆磻?yīng)活性較大。更優(yōu)選的異氰酸酯是二苯基甲烷-4,4，-二異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯、液化二苯基甲垸-4,4，-二異氰酸酯和六亞甲基 二異氰酸酯均聚三聚體化合物中的一種或一種以上任意比例的混合物。
上述有機(jī)酸酐可以是以一個(gè)或多個(gè)基本羧酸為基礎(chǔ)的有機(jī)酸酐，例如鄰苯二甲酸酐、 馬來(lái)酸酐、丁二酸酐(琥珀酸酐)、檸檬酸酐、衣康酸酐、偏苯三酸酐、六氫苯酐、甲基 六氫苯酐、環(huán)己烷-l,2-二羧酸酐、十二烯基琥珀酸酐和均苯四甲酸二酐等。上述提及的 酸酐可以單獨(dú)使用，也可以使用 一種以上任意比例的混合物。上述發(fā)泡劑可以是偶氮類(lèi)化學(xué)發(fā)泡劑，例如偶氮二異丁腈、偶氮二甲酰胺以及它們的 混合物。優(yōu)選偶氮二異丁腈和偶氮二甲酰胺按1.05:1-8:1的重量比配制的混合物。
上述環(huán)氧組分可以是環(huán)氧植物油或環(huán)氧動(dòng)物油(例如環(huán)氧大豆油、環(huán)氧妥爾油和環(huán) 氧亞麻子油等)，環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧甘油三酯和環(huán)氧烷等。上述提及的環(huán)氧組分可以單獨(dú)使 用，也可以使用一種以上任意比例的混合物。上述提及的環(huán)氧組分優(yōu)選植物油，屬于可 再生資源，更優(yōu)選環(huán)氧大豆油。
上述三嗪化合物可以是氨基取代的三嗪環(huán)化合物，例如含氨基的l,3，5-三嗪類(lèi)化合物、 含氨基的1，2,3-三嗪類(lèi)化合物(5-位、4,5-位、4,5,6-位等上被氨基取代的1，2,3-三嗪、4-氨基-苯-l，2，3-三嗪等)、含氨基的1，2,4-三嗪類(lèi)化合物(3-位、5-位、3,5-位等上被氨基取 代的1，2，4-三嗪等)等各種氨基的三嗪類(lèi)化合物中的一種或一種以上任意比例的混合物。 優(yōu)選含氨基的1,3，5-三嗪類(lèi)化合物，氨基是在三嗪環(huán)的適當(dāng)原子上(特別是碳原子)取代， 氨基的個(gè)數(shù)沒(méi)有特別的限制，可以是l-3個(gè)，優(yōu)選2-3個(gè)，例如三聚氰胺類(lèi)化合物[三 聚氰胺，取代三聚氰胺(例如2-甲基三聚氰胺之類(lèi)的d至C4垸基三聚氰胺、脒基三聚氰 胺和苯代三聚氰胺等)]，三聚氰胺縮合物(例如蜜白胺、蜜勒胺和蜜弄等)，三聚氰胺的共 縮合樹(shù)脂(例如三聚氰胺-甲醛樹(shù)脂、酚-三聚氰胺樹(shù)脂、苯胍胺-三聚氰胺樹(shù)脂和芳香族聚 胺-三聚氰胺樹(shù)脂等)，三聚氰酸酰胺類(lèi)(例如三聚氰胺二酰胺、三聚氰胺一酰胺等和二元 三聚氰胺化合物等)，胍胺類(lèi)化合物[胍胺，烷基取代胍胺(例如甲胍胺等)，?；野?例如 乙酰胍胺等)，芳香族胍胺(例如苯胍胺、苯乙酰胍胺和鄰苯二甲酰胍胺等)，脂環(huán)胍胺(例 如環(huán)己烷胍胺等)，脂肪族胍胺(例如丁二胍胺和己二胍胺等)，CTU-胍胺(例如2,4,8,10-四氧螺(5，5)十一烷-3,9雙(2-乙基胍胺)等)，丙烯胍胺等]等。上述提及的三嗪化合物可以 單獨(dú)使用或一種以上任意比例混合使用。優(yōu)選的三嗪化合物包括三聚氰胺、苯代三聚氰 胺、鄰苯二甲酰胍胺、蜜白胺和甲胍胺。
三嗪化合物的加入， 一方面起到成核劑的作用，另一方面可以作為反應(yīng)型單體，減少 了反應(yīng)環(huán)境的酸度，增加了反應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了材料的耐溫性。另外，加入的三嗪 化合物具有阻燃的作用，因此，本發(fā)明不需要再加入額外的阻燃劑。
根據(jù)需要，本發(fā)明中還可加入本領(lǐng)域中常用的各種添加劑，例如表面活性劑，顏料或 染料、顏料分散劑、填充材料、紫外線吸收劑、成核劑等。
根據(jù)需要，本發(fā)明中還可加入本領(lǐng)域中常用的各種溶劑，例如鹵代烴、甲苯、丙酮、 己烷等。本發(fā)明的制備方法包括如下步驟-
(1) 在混合機(jī)中混合固液原料，直至混合均勻，得到糊狀混合物；
(2) 將步驟(1)得到的糊狀混合物倒入模具中，在一定溫度和壓力下，使得發(fā)泡劑完 全分解，得到半發(fā)泡狀模壓塊；
(3) 冷卻半發(fā)泡狀模壓物至室溫；
(4) 將步驟(3)得到的冷卻的半發(fā)泡狀模壓物置于熱水浴或蒸汽中，膨脹直到最終的 密度；
(5) 將步驟(4)得到的膨脹過(guò)的半成品冷卻到室溫，然后采用熱水噴霧或在蒸汽中固 化后處理，反應(yīng)剩余的異氰酸酯，得到固化好的塊狀或板狀交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫。
上述步驟(2)中，在一定溫度下，發(fā)泡劑發(fā)生分解反應(yīng)，聚氯乙烯發(fā)生凝膠反應(yīng)。在 一定壓力下，化學(xué)發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氮?dú)獾葰怏w溶解在聚氯乙烯凝膠中，形成細(xì)小的泡 核。凝膠反應(yīng)在聚氯乙烯的凝膠溫度下進(jìn)行，溫度范圍是150-20(TC，優(yōu)選160-180'C; 壓力范圍是10-30MPa，優(yōu)選12-20MPa。
上述步驟(2)中，所述的模具可以是鋁制或鋼制模具。
上述步驟(4)中，由于水分的存在，半發(fā)泡狀模壓物同時(shí)發(fā)生膨脹和交聯(lián)反應(yīng)。主要 的化學(xué)反應(yīng)為水、異氰酸酯、酸酐和三嗪化合物等一系列復(fù)合物之間的反應(yīng)。最可能發(fā) 生的反應(yīng)為異氰酸酯與水反應(yīng)形成胺和氣體二氧化碳，其反應(yīng)式如下
<formula>formula see original document page 9</formula>
上述步驟(4)中，膨脹溫度是80-10(TC，優(yōu)選85-10(TC。
上述步驟(5)中，水噴霧或蒸汽的后處理溫度是40-7(TC，優(yōu)選45-65X:。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、 制造工藝控制簡(jiǎn)單，參數(shù)操作范圍寬，縮短工藝時(shí)間，提高了產(chǎn)品合格率，且不 存在環(huán)保方面的問(wèn)題；
2、 含有三嗪化合物的立體結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品具有一定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了材料的耐溫 性，產(chǎn)品可以在高達(dá)90'C的溫度下加工，而且尺寸形變小，連續(xù)的加工操作溫度 范圍-200'C到75'C;
3、 泡孔細(xì)微均勻(孔徑約300"m)，壓縮強(qiáng)度、拉伸模量和剪切應(yīng)變等機(jī)械力學(xué)性 能良好的。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要指出的是以下實(shí)施例只能用于對(duì)本 發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。 實(shí)施例l
混合物中包含聚氯乙烯100千克，液化二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯66千克，多亞 甲基多苯基多異氰酸酯12.6千克，環(huán)氧大豆油1.6千克，偶氮二異丁腈7.0千克，偶氮 二甲酰胺1.8千克，三聚氰胺3.0千克，甲基六氫苯酐20.6千克，表面活性劑1，2千克。 在混合機(jī)中攪拌混合直至均勻，得到一定粘度的糊狀混合物。
將產(chǎn)品倒入厚度為28mm的鋼制模具中，填滿(mǎn)模具。將其放置進(jìn)175'C的壓機(jī)平板 之間加熱，壓力為14MPa。混合物在壓力下冷卻到室溫并且取出，得到冷卻的半發(fā)泡狀 模壓物。
接著，將半發(fā)泡狀模壓物放置于蒸汽烘箱中膨脹6小時(shí)，蒸汽溫度為93。C土2。C。冷 卻后，在65'C的蒸汽烘箱中固化后處理5天，使異氰酸酯得到充分的反應(yīng)，由此得到硬 質(zhì)泡沫產(chǎn)品，密度為62kg/m3。其機(jī)械力學(xué)性能數(shù)據(jù)如表l所示)
實(shí)施例2
混合物中包含聚氯乙烯100千克，液化二苯基甲烷-4，4'-二異氰酸酯88千克，多亞 甲基多苯基多異氰酸酯8.6千克，環(huán)氧大豆油1.0千克，偶氮二異丁腈8.2千克，偶氮二 甲酰胺l.l千克，三聚氰胺5千克，甲基六氫苯酐10千克，表面活性劑2.1千克。在混 合機(jī)中攪拌混合直至均勻，得到一定粘度的糊狀混合物。
將產(chǎn)品倒入厚度為28mm的鋼制模具中，填滿(mǎn)模具。將其放置進(jìn)175'C的壓機(jī)平板 之間加熱，壓力為15MPa?；旌衔镌趬毫ο吕鋮s到室溫并且取出，得到冷卻的半發(fā)泡狀 模壓物。
接著，將半發(fā)泡狀模壓物放置于蒸汽烘箱中膨脹6小時(shí)，蒸汽溫度為96'C土2'C。冷 卻后，用65'C的熱水噴霧固化后處理5天，使異氰酸酯得到充分的反應(yīng)，由此得到硬質(zhì) 泡沫產(chǎn)品，密度為70kg/m3。其機(jī)械力學(xué)性能數(shù)據(jù)如表1所示)
實(shí)施例3
混合物中包含聚氯乙烯100千克，多亞甲基多苯基多異氰酸酯30千克，液化二苯基甲烷二異氰酸酯29千克，環(huán)氧大豆油1.5千克，偶氮二異丁腈6.6千克，偶氮二甲酰胺 1.5千克，三聚氰胺3.0千克，鄰苯二甲酸酐19.4千克。在混合機(jī)中攪拌混合直至均勻， 得到一定粘度的糊狀混合物。
將產(chǎn)品倒入厚度為28mm的鋁制模具中，填滿(mǎn)模具。將其放置進(jìn)165'C的壓機(jī)平板 之間加熱，壓力為12MPa?；旌衔镌趬毫ο吕鋮s到室溫并且取出，得到冷卻的半發(fā)泡狀 模壓物。
接著，將半發(fā)泡狀模壓物放置于蒸汽烘箱中膨脹4小時(shí)，蒸汽溫度為97'C土2'C。冷 卻后，在6(TC的蒸汽烘箱中固化后處理9天，使異氰酸酯得到充分的反應(yīng)，由此得到硬 質(zhì)泡沫產(chǎn)品，密度為61kg/m3。其機(jī)械力學(xué)性能數(shù)據(jù)如表1所示)
實(shí)施例4
混合物中包含聚氯乙烯100千克，甲苯二異氰酸酯45千克，二苯基甲垸二異氰酸酯 15千克，環(huán)氧妥爾油l千克，偶氮二異丁腈6.2千克，偶氮二甲酰胺1.8千克，苯代三聚 氰胺3.8千克，六氫苯酐21.5千克。在混合機(jī)中攪拌混合直至均勻，得到一定粘度的糊 狀混合物。
將產(chǎn)品倒入厚度為28mm的鋁制模具中，填滿(mǎn)模具。將其放置進(jìn)160'C的壓機(jī)平板 之間加熱，壓力為14MPa?；旌衔镌趬毫ο吕鋮s到室溫并且取出，得到冷卻的半發(fā)泡狀 模壓物。
接著，將半發(fā)泡狀模壓物放置于蒸汽烘箱中膨脹6小時(shí)，蒸汽溫度為92'C士2'C。冷 卻后，在55。C的蒸汽烘箱中固化后處理10天，使異氰酸酯得到充分的反應(yīng)，由此得到硬 質(zhì)泡沬產(chǎn)品，密度為68kg/rr^左右。其機(jī)械力學(xué)性能數(shù)據(jù)如表1所示)
實(shí)施例5
混合物中包含聚氯乙烯100千克，二苯基甲烷二異氰酸酯11.5千克，苯二異氰酸酯 45千克，異佛爾酮二異氰酸酯均聚三聚體0.6千克，環(huán)氧大豆油l千克，偶氮二異丁腈 6.8千克，偶氮二甲酰胺1.8千克，苯代三聚氰胺3.0千克，馬來(lái)酸酐13千克，檸檬酸酐 7.8千克。在混合機(jī)中攪拌混合直至均勻，得到一定粘度的糊狀混合物。
將產(chǎn)品倒入厚度為28mm的鋁制模具中，填滿(mǎn)模具。將其放置進(jìn)175'C的壓機(jī)平板 之間加熱，壓力為13MPa。混合物在壓力下冷卻到室溫并且取出，得到冷卻的半發(fā)泡狀模壓物。
接著，將半發(fā)泡狀模壓物放置于熱水浴中膨脹6小時(shí)，熱水浴溫度為92'C土2。C。冷 卻后，在65'C的蒸汽烘箱中固化后處理10天，使異氰酸酯得到充分的反應(yīng)，由此得到硬 質(zhì)泡沫產(chǎn)品，密度為64kg/i^左右。其機(jī)械力學(xué)性能數(shù)據(jù)如表l所示)
實(shí)施例6
混合物中包含聚氯乙烯100千克，氯代苯二異氰酸酯7.3千克，六亞甲基二異氰酸酯 均聚三聚體51.2千克，環(huán)氧亞麻子油0.7千克，偶氮二異丁腈5.3千克，偶氮二甲酰胺 1.8千克，鄰苯二甲酰胍胺2.6千克，丁二酸酐3.5千克，衣康酸酐14千克。在混合機(jī)中 攪拌混合直至均勻，得到一定粘度的糊狀混合物。
將產(chǎn)品倒入厚度為28mm的鋼制模具中，填滿(mǎn)模具。將其放置進(jìn)165'C的壓機(jī)平板 之間加熱，壓力為20MPa?；旌衔镌趬毫ο吕鋮s到室溫并且取出，得到冷卻的半發(fā)泡狀 模壓物。
接著，將半發(fā)泡狀模壓物放置于熱水浴中膨脹4小時(shí)，熱水浴溫度為96'C土2'C。冷 卻后，在45'C的蒸汽烘箱中固化后處理12天，使異氰酸酯得到充分的反應(yīng)，由此得到硬 質(zhì)泡沫產(chǎn)品，密度為83kg/i^左右。其機(jī)械力學(xué)性能數(shù)據(jù)如表1所示)
實(shí)施例7
混合物中包含聚氯乙烯100千克，二苯基甲烷二異氰酸酯37千克，苯基膦酸二異氰 酸酯12千克，環(huán)氧大豆油0.7千克，偶氮二異丁腈5.4千克，偶氮二甲酰胺1.5千克，蜜 白胺1.9千克，環(huán)已垸二羧酸酐9.8千克，鄰苯二甲酸酐15千克。在混合機(jī)中攪拌混合 直至均勻，得到一定粘度的糊狀混合物。
將產(chǎn)品倒入厚度為28mm的鋁制模具中，填滿(mǎn)模具。將其放置進(jìn)17(TC的壓機(jī)平板 之間加熱，壓力為15MPa?；旌衔镌趬毫ο吕鋮s到室溫并且取出，得到冷卻的半發(fā)泡狀 模壓物。
接著，將半發(fā)泡狀模壓物放置于熱水浴中膨脹4小時(shí)，熱水浴溫度為98'C土2'C。冷 卻后，在50。C的蒸汽烘箱中固化后處理7天，使異氰酸酯得到充分的反應(yīng)，由此得到硬 質(zhì)泡沫產(chǎn)品，密度為85kg/mS左右。其機(jī)械力學(xué)性能數(shù)據(jù)如表1所示)實(shí)施例8
混合物中包含聚氯乙烯100千克，甲苯二異氰酸酯38千克，異佛爾酮二異氰酸酯9
千克，環(huán)氧甘油三酯0.7千克，偶氮二異丁腈3千克，偶氮二甲酰胺1.8千克，甲胍胺0.8 千克，苯酐5千克，均苯四甲酸二酐20千克。在混合機(jī)中攪拌混合直至均勻，得到一定 粘度的糊狀混合物。
將產(chǎn)品倒入厚度為28mm的鋼制模具中，填滿(mǎn)模具。將其放置進(jìn)180'C的壓機(jī)平板 之間加熱，壓力為17MPa?；旌衔镌趬毫ο吕鋮s到室溫并且取出，得到冷卻的半發(fā)泡狀 模壓物。
接著，將半發(fā)泡狀模壓物放置于蒸汽烘箱中膨脹5小時(shí)，蒸汽溫度為98'C土2。C。冷 卻后，在6(TC的蒸汽烘箱中固化后處理5天，使異氰酸酯得到充分的反應(yīng)，由此得到硬 質(zhì)泡沫產(chǎn)品，密度為76kg/mS左右。其機(jī)械力學(xué)性能數(shù)據(jù)如表1所示)
比較例(申請(qǐng)人現(xiàn)有產(chǎn)品)
混合物中包含聚氯乙烯100千克，多亞甲基多苯基多異氰酸酯25千克，甲苯二異氰 酸酯32千克，環(huán)氧大豆油2.5千克，偶氮二異丁腈IO千克，偶氮二甲酰胺2.0千克， 鄰苯二甲酸酐35千克，在混合機(jī)中攪拌混合直至均勻，得到一定粘度的糊狀混合物。
將產(chǎn)品倒入厚度為28mm的鋼制模具中，填滿(mǎn)模具。將其放置進(jìn)175'C的壓機(jī)平板 之間加熱，壓力為18MPa?；旌衔镌趬毫ο吕鋮s到室溫并且取出，得到冷卻的半發(fā)泡狀 模壓物。
接著，將半發(fā)泡狀模壓物放置于蒸汽烘箱中膨脹10小時(shí)，蒸汽溫度為93。C士2'C。 冷卻后，在65'C的蒸汽烘箱中固化后處理12天，使異氰酸酯得到充分的反應(yīng)，由此得到 硬質(zhì)泡沫產(chǎn)品，密度為60kg/m3。其機(jī)械力學(xué)性能數(shù)據(jù)如表l所示)表1實(shí)施例1 - 8及比較例的機(jī)械力學(xué)性能數(shù)據(jù)表
性能單位實(shí)例 1實(shí)例 2實(shí)例實(shí)例 4實(shí)例實(shí)例 6實(shí)例 7實(shí)例 8比較例
密度 ISO 845Kg/m627061686483857660
壓縮強(qiáng)度 ASTM 1621Mpa0.911.301.031.24U71.421.471.380.63
壓縮模量 ASTM 1621Mpa78907787701021059641
拉伸強(qiáng)度 ASTM C297Mpa2.481.961.722.672.432.412.392.331.51
拉伸模量
ASTMMpa1159610312111414215013755
C297
剪切強(qiáng)度 ASTM C273Mpa0.830.900.760.880.811.09U30.980.58
剪切模量 ASTM C273Mpa242724262535372915
剪切應(yīng)變 ASTM C273%343120292333352913
注-.所有的值為+23'C下的測(cè)試值。
關(guān)于本專(zhuān)利中的方法制造的產(chǎn)品，無(wú)論是壓縮性能，拉伸性能還是剪切性能都比同類(lèi) 產(chǎn)品或采用相關(guān)專(zhuān)利方法制備的產(chǎn)品性能還要高，尤其是拉伸模量(增加了 1倍)和剪 切應(yīng)變有了顯著的提高(增加了近l倍)，韌性顯著提高了，力學(xué)穩(wěn)定性和耐溫性也提高 了，采用本專(zhuān)利制備的產(chǎn)品，可以在高達(dá)90'C的溫度下加工，而且尺寸形變小。連續(xù)的 加工操作溫度范圍-200'C到75°C。因此，制備的發(fā)泡產(chǎn)品可以用于惡劣環(huán)境的工業(yè)、運(yùn) 輸、船舶和風(fēng)能發(fā)電等應(yīng)用的夾芯復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1、一種改進(jìn)的交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫，其特征在于由下述材料按重量份數(shù)比制備而成聚氯乙烯樹(shù)脂100份，異氰酸酯30-120份，環(huán)氧組分0.05-10份，發(fā)泡劑1-12份，三嗪化合物0.5-10份，酸酐1-30份。
2、 如權(quán)利要求1所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫，其特征在于由下述材料按重量份數(shù)比 制備而成聚氯乙烯樹(shù)脂100份，異氰酸酯45-100份，環(huán)氧組分0.05-2.5份，發(fā)泡劑3-12 份，三嗪化合物1.5-8份，酸酐10-25份。
3、 如權(quán)利要求1或2所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫，其特征在于所述的聚氯乙烯樹(shù)脂 的重量占初始混合物重量的35%-75%。
4、 如權(quán)利要求3所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫，其特征在于所述的聚氯乙烯樹(shù)脂的重 量占初始混合物重量的40%-60%。
5、 如權(quán)利要求4所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫，其特征在于所述的聚氯乙烯樹(shù)脂的重 量占初始混合物重量的44%-56%。
6、 如權(quán)利要求1或2所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫，其特征在于所述的異氰酸酯是具 有兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)官能團(tuán)的異氰酸酯化合物。
7、 如權(quán)利要求6所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫，其特征在于所述的異氰酸酯是具有下 列通式之一的異氰酸酯化合物1) Q(NCO)i其中i是2或大于2的整數(shù)，Q是i價(jià)的有機(jī)自由基，可以是取代或未取代的烴基即 亞垸基或亞芳基，或是具有下面結(jié)構(gòu)式的基團(tuán)Q^Z-Q1，其中(^為亞垸烴或亞芳基，Z 是_0_， 一0-QLS-， -0-Q1-, -CO-， -S腳,-S-Q'-S陽(yáng)，-80-或者-802-，或是i價(jià)的聚氨酯基；2) [Q"(NCO)i]j其中，i是l或大于l的整數(shù)，j是2或大于2的整數(shù)，Q"是多官能有機(jī)基團(tuán)或具有 下列通式的化合物L(fēng)(NCO)i,其中，i是l或大于l的整數(shù)，L是單官能或多官能原子 或基團(tuán)。
8、 如權(quán)利要求7所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫，其特征在于所述的異氰酸酯選自二苯 基甲烷4，4，-二異氰酸酯、液化二苯基甲烷-4，4'-二異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯 或六亞甲基二異氰酸酯均聚三聚體化合物中的一種或一種以上任意比例的混合物。
9、 如權(quán)利要求1或2所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沬，其特征在于所述的有機(jī)酸酐選自于鄰苯二甲酸酐、馬來(lái)酸酐、丁二酸酐、檸檬酸酐、衣康酸酐、偏苯三酸酐、六氫苯酐、 甲基六氫苯酐、環(huán)己烷-l,2-二羧酸酑、十二烯基琥珀酸酐或均苯四甲酸二酐中的一種或 一種以上任意比例的混合物。
10、 如權(quán)利要求1或2所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫，其特征在于所述的發(fā)泡劑是偶 氮二異丁腈和偶氮二甲酰胺按1.05:1-8:1的重量比配制的混合物。
11、 如權(quán)利要求1或2所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫，其特征在于所述的環(huán)氧組分是 環(huán)氧植物油、環(huán)氧動(dòng)物油、環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧甘油三酯或環(huán)氧烷中的一種或一種以上任意 比例的混合物。
12、 如權(quán)利要求1或2所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫，其特征在于所述的三嗪化合物 是氨基取代的三嗪環(huán)化合物。
13、 如權(quán)利要求12所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫，其特征在于所述的三嗪化合物是含 氨基的1，3，5-三嗪化合物、含氨基的1，2，3-三嗪類(lèi)化合物或含氨基的1,2,4-三嗪類(lèi)化合物中 的一種或一種以上任意比例的混合物。
14、 權(quán)利要求1至13所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫的制備方法，其特征在于包括如下 步驟(1) 將各原料混合均勻，得到糊狀混合物；(2) 將步驟(1)得到的糊狀混合物倒入模具中，使發(fā)泡劑完全分解，得到半發(fā)泡狀模 壓塊；(3) 冷卻半發(fā)泡狀模壓物至室溫；(4) 將步驟(3)得到的半發(fā)泡狀模壓物置于熱水浴或蒸汽中進(jìn)行膨脹；(5) 將步驟(4)得到的膨脹過(guò)的半成品冷卻到室溫，然后采用熱水噴霧或在蒸汽中固 化后處理，使異氰酸酯得到充分的反應(yīng)，得到固化好的塊狀或板狀交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡 沫。
15、 如權(quán)利要求14所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫的制備方法，其特征在于步驟(2)中的 模壓溫度是150-200'C。
16、 如權(quán)利要求15所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫的制備方法，其特征在于步驟(2)中的 模壓溫度是160-180'C。
17、 如權(quán)利要求14所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫的制備方法，其特征在于步驟(2)中的 模壓壓力是10-30MPa。
18、 如權(quán)利要求17所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫的制備方法，其特征在于步驟(2)中的模壓壓力是12-20MPa。
19、 如權(quán)利要求14所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫的制備方法，其特征在于步驟(4)中的 膨脹溫度是80-100°C。
20、 如權(quán)利要求19所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫的制備方法，其特征在于步驟(4)中的 膨脹溫度是85-100'C。
21、 如權(quán)利要求14所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫的制備方法，其特征在于步驟(5)中的 后處理溫度是40-70°C。
22、 如權(quán)利要求21所述交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫的制備方法，其特征在于步驟(5)中的 后處理溫度是45-65'C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫及其制備方法。該泡沫由下述材料按重量份數(shù)比制備而成聚氯乙烯樹(shù)脂100份，異氰酸酯30-120份，環(huán)氧組分0.05-10份，發(fā)泡劑1-12份，三嗪化合物0.5-10份，酸酐1-30份。其制備方法包括(1)將各原料混合均勻，得到糊狀混合物；(2)將步驟(1)得到的糊狀混合物倒入模具中，使發(fā)泡劑完全分解，得到半發(fā)泡狀模壓塊；(3)冷卻半發(fā)泡狀模壓物至室溫；(4)將步驟(3)得到的半發(fā)泡狀模壓物置于熱水浴或蒸汽中進(jìn)行膨脹；(5)將步驟(4)得到的膨脹過(guò)的半成品冷卻到室溫，然后采用熱水噴霧或在蒸汽中固化后處理，使異氰酸酯得到充分的反應(yīng)，得到固化好的塊狀或板狀交聯(lián)聚氯乙烯結(jié)構(gòu)泡沫。本發(fā)明泡沫泡孔細(xì)微均勻，具有良好的機(jī)械力學(xué)性能和耐溫性能。
文檔編號(hào)C08G101/00GK101580573SQ20091003304
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者吳海宙, 朱文強(qiáng), 健 王, 進(jìn) 賁 申請(qǐng)人:常州天晟新材料股份有限公司