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一种新型轻量化抗冲击发泡材料

文献发布时间:2023-06-19 18:37:28



技术领域

本发明涉及发泡材料技术领域,尤其涉及一种新型轻量化抗冲击发泡材料。

背景技术

聚双环戊二烯(简称PDCPD)是由双环戊二烯单体开环易位聚合(ROPM)而得到的一种适度交联的兼具刚性和高冲击韧性的热固性塑料,因其高强度、高硬度、高耐冲击性及优异的耐腐蚀性,可在众多领域应用,如汽车领域PDCPD可代替金属或玻璃钢而应用于壳体及其他部件,其优点是:质量轻,转运、组装更省力;

现有技术如专利CN104327436A,CN107722243A公开了,采用化学发泡剂偶氮二异丁腈、偶氮氨基苯、4,4’-氧代双苯磺酰肼、偶氮二甲酰胺、N,N-二亚硝基五亚甲基四胺、对甲苯氨基磺酰脲中的任意一种或组合对PDCPD进行发泡的方法;

该方法所用的化学发泡过程关键是协调控制固化过程的放热和发泡剂的分解以及胶体的稳泡效果,该过程非常难以稳定协同控制,因此导致泡沫的泡孔偏差较大,泡沫体内外密度不均,力学性能不稳定,难以实现稳定量产;另外因反应速度太快,稳泡过程难以控制,故很难获得密度小于0.1g/cm

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在上述缺点,而提出的一种新型轻量化抗冲击发泡材料。

为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:

设计一种新型轻量化抗冲击发泡材料,包括如下组分;

双环戊二烯单体;

金属卡宾催化剂;

溶剂;

以及发泡剂。

优选的,各组分按重量及配比如下:

双环戊二烯单体为89-99份;

金属卡宾催化剂为0.0002-0.02份;

溶剂的质量浓度为1-10%;

发泡剂为20-100份。

优选的,所述溶剂选用甲苯或二氯甲烷中的一种。

优选的,所述双环戊二烯单体为聚合级,原料的纯度在95%以上。

优选的,所述金属卡宾催化剂分子式和CAS号信息为:

C31H38Cl2N2OR/CAS:301224-40-8;

C32H41N3O4Ru/CAS:1352916-84-7;

C41H70Cl2P2RuS/CAS:1190427-44-1;

C43H72Cl2P2Ru/CAS:172222-30-9;

C45H57N2Cl2O3PRu/CAS:1255536-61-8;

C46H65Cl2N2PRu/CAS:246047-72-3;

C52H77Cl2N2PRu/CAS:373640-75-6;

C54H69Cl2N2PRu/CAS:536724-67-1;

C54H51Cl2N2PRu/CAS:340810-50-6;

及C60H63Cl2N2PRu/CAS:1307233-23-3中的一种。

优选的,所述发泡剂为热膨胀微球类发泡剂为NOURYON的551DU40、461DU20、051DU40、031DU40、093DU120、909DU80、920DU80、920DU120、930DU120、950DU80、951DU120、980DU120中的一种;

或日本松本油脂制药株式会社的F-30、F-36、F36LV、F-48、FN-80GS、F-50、F-65、FN-100SS、F-105、FN-105、F-170、FN-180SS、FN-180S、FN-180、FN-190SSD、F-190D、F230D、F-260D、F-2800D、F-2830D、F2860D中的一种;

或SEKISUI的EHM301、EHM302、EM403、EM406、EM501、EM504类热膨胀微球类发泡剂中的一种。

一种如上述的一种新型轻量化抗冲击发泡材料的制备方法,包括如下步骤:

S1、除金属卡宾催化剂外的所有原料搅拌混合,并真空脱气得浆液A;

S2、将金属卡宾催化剂按分子式溶解在相应的溶剂中,得浆液B;

S3、将浆液A和浆液B混合通过反应注射成型或者浇注成型工艺,注到具体模腔内进行固化,开模取出轻质发泡体。

优选的,所述S3中固化成型的模具初始温度为60-100℃,固化时间为1-5min。

优选的,所述发泡体的密度范围在0.03-0.20g/cm

优选的,所述发泡体的冲击强度范围为4.1-25.5KJ/m

本发明提出的一种新型轻量化抗冲击发泡材料,有益效果在于:

1、采用热膨胀微球类发泡剂是一种核壳结构,外壳为热塑性丙烯酸树脂类聚合物,内核为烷烃类气体组成的微球状颗粒,依靠微球体的受热体积迅速膨胀来起到优良的发泡效果(不同于化学类发泡剂)。可以实现泡孔均匀,而且获得极低密度的发泡体,小于0.1g/cm3;

2、综合PDCPD自身的高韧性的特点,使得泡沫体具备更强的抗冲击性能;

3、通过选择钌系卡宾催化剂综合现有成型工艺,该工艺克服了传统反应对环境的敏感性,使得流程简单快捷,是一种轻量化PDCPD的高效低成本的商业化量产路线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。

一种新型轻量化抗冲击发泡材料,包括如下组分;

双环戊二烯单体;

金属卡宾催化剂;

溶剂;

以及发泡剂。

进一步的,各组分按重量及配比如下:

双环戊二烯单体为89-99份;

金属卡宾催化剂为0.0002-0.02份;

溶剂的质量浓度为1-10%;

发泡剂为20-100份。

再进一步的,在本实施例中溶剂选用甲苯或二氯甲烷中的一种。

其中,双环戊二烯单体为聚合级,原料的纯度在95%以上。

还有就是说,金属卡宾催化剂分子式和CAS号信息为:

C31H38Cl2N2OR/CAS:301224-40-8;

C32H41N3O4Ru/CAS:1352916-84-7;

C41H70Cl2P2RuS/CAS:1190427-44-1;

C43H72Cl2P2Ru/CAS:172222-30-9;

C45H57N2Cl2O3PRu/CAS:1255536-61-8;

C46H65Cl2N2PRu/CAS:246047-72-3;

C52H77Cl2N2PRu/CAS:373640-75-6;

C54H69Cl2N2PRu/CAS:536724-67-1;

C54H51Cl2N2PRu/CAS:340810-50-6;

及C60H63Cl2N2PRu/CAS:1307233-23-3中的一种。

更详细的是,在实施例中发泡剂为热膨胀微球类发泡剂为NOURYON的551DU40、461DU20、051DU40、031DU40、093DU120、909DU80、920DU80、920DU120、930DU120、950DU80、951DU120、980DU120中的一种;

或日本松本油脂制药株式会社的F-30、F-36、F36LV、F-48、FN-80GS、F-50、F-65、FN-100SS、F-105、FN-105、F-170、FN-180SS、FN-180S、FN-180、FN-190SSD、F-190D、F230D、F-260D、F-2800D、F-2830D、F2860D中的一种;

或SEKISUI的EHM301、EHM302、EM403、EM406、EM501、EM504类热膨胀微球类发泡剂中的一种。

本发明中还公开了一种如上述的一种新型轻量化抗冲击发泡材料的制备方法,包括如下步骤:

S1、除金属卡宾催化剂外的所有原料搅拌混合,并真空脱气得浆液A;

S2、将金属卡宾催化剂按分子式溶解在相应的溶剂中,得浆液B;

S3、将浆液A和浆液B混合通过反应注射成型或者浇注成型工艺,注到具体模腔内进行固化,开模取出轻质发泡体。

进一步来说,S3中固化成型的模具初始温度为60-100℃,固化时间为1-5min。

再进一步的,所获得的合格发泡体的密度范围在0.03-0.20g/cm

实施例一

一种如上述的一种新型轻量化抗冲击发泡材料的制备方法,包括如下步骤:

S1、除金属卡宾催化剂外的所有原料搅拌混合,其中,双环戊二烯单体为99份,发泡剂选用093DU120,份量为20,真空脱气得浆液A;

S2、将金属卡宾催化剂选用C54H51Cl2N2PRu/CAS:340810-50-6,份量为0.002,将其溶解在溶剂的溶剂中,其中溶剂选用含量为10%的二氯甲烷,得浆液B;

S3、将浆液A和浆液B混合通过反应注射成型,注到具体模腔内进行固化,其中,固化成型的模具初始温度为70℃,固化时间为5min,开模取出轻质发泡体,合格品的密度范围在0.05g/cm

实施例二

一种如上述的一种新型轻量化抗冲击发泡材料的制备方法,包括如下步骤:

S1、除金属卡宾催化剂外的所有原料搅拌混合,其中,双环戊二烯单体为90份,发泡剂选用F-190D,份量为50,真空脱气得浆液A;

S2、将金属卡宾催化剂选用C43H72Cl2P2Ru/CAS:172222-30-9,份量为0.002,将其溶解在溶剂的溶剂中,其中溶剂选用含量为10%的二氯甲烷,得浆液B;

S3、将浆液A和浆液B混合通过反应注射成型,注到具体模腔内进行固化,其中,固化成型的模具初始温度为60℃,固化时间为5min,开模取出轻质发泡体,合格品的密度范围在0.08g/cm

实施例三

一种如上述的一种新型轻量化抗冲击发泡材料的制备方法,包括如下步骤:

S1、除金属卡宾催化剂外的所有原料搅拌混合,其中,双环戊二烯单体为91份,发泡剂选用F-170,份量为20,真空脱气得浆液A;

S2、将金属卡宾催化剂选用C46H65Cl2N2PRu/CAS:246047-72-3,份量为0.005,将其溶解在溶剂的溶剂中,其中溶剂选用含量为1%的甲苯,得浆液B;

S3、将浆液A和浆液B混合通过反应浇筑成型,注到具体模腔内进行固化,其中,固化成型的模具初始温度为100℃,固化时间为5min,开模取出轻质发泡体,合格品的密度范围在0.15g/cm

实施例四

一种如上述的一种新型轻量化抗冲击发泡材料的制备方法,包括如下步骤:

S1、除金属卡宾催化剂外的所有原料搅拌混合,其中,双环戊二烯单体为89份,发泡剂选用FN-105,份量为100,真空脱气得浆液A;

S2、将金属卡宾催化剂选用C31H38Cl2N2ORu/CAS:301224-40-8,份量为0.02,将其溶解在溶剂的溶剂中,其中溶剂选用含量为10%的甲苯,得浆液B;

S3、将浆液A和浆液B混合通过反应注射成型,注到具体模腔内进行固化,其中,固化成型的模具初始温度为50℃,固化时间为5min,开模取出轻质发泡体,合格品的密度范围在0.04g/cm

实施例五

一种如上述的一种新型轻量化抗冲击发泡材料的制备方法,包括如下步骤:

S1、除金属卡宾催化剂外的所有原料搅拌混合,其中,双环戊二烯单体为99份,发泡剂选用EHM302,份量为100,真空脱气得浆液A;

S2、将金属卡宾催化剂选用C60H63Cl2N2PRu/CAS:1307233-23-3,份量为0.02,将其溶解在溶剂的溶剂中,其中溶剂选用含量为10%的二氯甲烷,得浆液B;

S3、将浆液A和浆液B混合通过反应注射成型,注到具体模腔内进行固化,其中,固化成型的模具初始温度为60℃,固化时间为10min,开模取出轻质发泡体,合格品的密度范围在0.04g/cm

实施例六

一种如上述的一种新型轻量化抗冲击发泡材料的制备方法,包括如下步骤:

S1、除金属卡宾催化剂外的所有原料搅拌混合,其中,双环戊二烯单体为99份,发泡剂选用EM406,份量为90,真空脱气得浆液A;

S2、将金属卡宾催化剂选用C54H69Cl2N2PRu/CAS:536724-67-1,份量为0.0005,将其溶解在溶剂的溶剂中,其中溶剂选用含量为10%的二氯甲烷,得浆液B;

S3、将浆液A和浆液B混合通过反应注射成型,注到具体模腔内进行固化,其中,固化成型的模具初始温度为70℃,固化时间为6min,开模取出轻质发泡体,合格品的密度范围在0.03g/cm

实施例七

一种如上述的一种新型轻量化抗冲击发泡材料的制备方法,包括如下步骤:

S1、除金属卡宾催化剂外的所有原料搅拌混合,其中,双环戊二烯单体为99份,发泡剂选用F-36,份量为20,真空脱气得浆液A;

S2、将金属卡宾催化剂选用C60H63Cl2N2PRu/CAS:1307233-23-3,份量为0.001,将其溶解在溶剂的溶剂中,其中溶剂选用含量为10%的二氯甲烷,得浆液B;

S3、将浆液A和浆液B混合通过反应注射成型,注到具体模腔内进行固化,其中,固化成型的模具初始温度为70℃,固化时间为1min,开模取出轻质发泡体,合格品的密度范围在0.19g/cm

实施例八

一种如上述的一种新型轻量化抗冲击发泡材料的制备方法,包括如下步骤:

S1、除金属卡宾催化剂外的所有原料搅拌混合,其中,双环戊二烯单体为99份,发泡剂选用951DU120,份量为100,真空脱气得浆液A;

S2、将金属卡宾催化剂选用C60H63Cl2N2PRu/CAS:1307233-23-3,份量为0.0008,将其溶解在溶剂的溶剂中,其中溶剂选用含量为10%的二氯甲烷,得浆液B;

S3、将浆液A和浆液B混合通过反应注射成型,注到具体模腔内进行固化,其中,固化成型的模具初始温度为70℃,固化时间为10min,开模取出轻质发泡体,合格品的密度范围在0.03g/cm

实施例九

一种如上述的一种新型轻量化抗冲击发泡材料的制备方法,包括如下步骤:

S1、除金属卡宾催化剂外的所有原料搅拌混合,其中,双环戊二烯单体为99份,发泡剂选用980DU120,份量为100,真空脱气得浆液A;

S2、将金属卡宾催化剂选用C43H72Cl2P2Ru/CAS:172222-30-9,份量为0.002,将其溶解在溶剂的溶剂中,其中溶剂选用含量为10%的二氯甲烷,得浆液B;

S3、将浆液A和浆液B混合通过反应注射成型,注到具体模腔内进行固化,其中,固化成型的模具初始温度为70℃,固化时间为10min,开模取出轻质发泡体,合格品的密度范围在0.05g/cm

实施例十

一种如上述的一种新型轻量化抗冲击发泡材料的制备方法,包括如下步骤:

S1、除金属卡宾催化剂外的所有原料搅拌混合,其中,双环戊二烯单体为99份,发泡剂选用909DU80,份量为100,真空脱气得浆液A;

S2、将金属卡宾催化剂选用C43H72Cl2P2Ru/CAS:172222-30-9,份量为0.002,将其溶解在溶剂的溶剂中,其中溶剂选用含量为10%的二氯甲烷,得浆液B;

S3、将浆液A和浆液B混合通过反应注射成型,注到具体模腔内进行固化,其中,固化成型的模具初始温度为70℃,固化时间为10min,开模取出轻质发泡体,合格品的密度范围在0.06g/cm

上述实施例产品的性能测试结果如下:

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术分类

06120115630840