一种环保型高阻燃聚氨酯高分子复合材料的制备工艺

技术领域

本发明涉及聚氨酯高分子复合材料技术领域，尤其涉及一种环保型高阻燃聚氨酯高分子复合材料的制备工艺。

背景技术

聚氨酯高分子复合材料于轨道交通中的应用通常作为减震元件出现，利用聚氨酯高分子材料的高弹性吸收轨道与列车的配合振动幅度以及运行列车与轨道之间的振动传递率，保护路基和轨枕。

经检索，中国专利公开号为CN101948616A的专利，其公开了一种高速铁路用为空聚氨酯弹性体减震元件及其制备方法，是由23-40份聚醚多元醇A、5-10份扩链剂、0.1-0.5份水、0.2-0.55份硅油匀泡剂和0.15-0.3份催化剂构成的混合物I和由2.5-8份改性纳米高岭土、24-30份聚醚多元醇B和30-40份多异氰酸酯反应制备的半预聚物II于35-55℃下搅拌混合2-5分钟后浇注于预热至45-70℃并涂覆有脱模剂的模具中成型，成型脱模后于80-100℃下熟化10-20小时得到减震元件。

上述专利存在以下不足：未模具成型的复合材料粘度较大，在与原料逐步混合时，需要进行搅拌，而粘度较大的材料在搅拌时易出现孔隙，从而使得在后续模具成型时，存在内部空心缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种环保型高阻燃聚氨酯高分子复合材料的制备工艺。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种环保型高阻燃聚氨酯高分子复合材料的制备工艺，包括以下步骤：

S1：以聚乙二醇为溶剂，向其内加入聚己内酯和甲基丙烯酸甲酯，在搅拌的条件下快速升温至40-60摄氏度；

S2：在持续搅拌的条件下，加入二氧化硅，停止加热，使其自然冷却至30摄氏度后保温搅拌1h；

S3：加入发泡聚氨酯，并同时加入辅助试剂，持续搅拌；

S4：加入白炭黑，并将混合物加热至60摄氏度以上，持续搅拌；

S5：通入惰性气体，保持一段时间后抽至真空；

S6：将成品置于密封容器内包装储存即可。

优选地：所述S1-S6中，各原料重量比为：聚乙二醇50-100、聚己内酯30-50、甲基丙烯酸甲酯5-15、二氧化硅10-20、发泡聚氨酯5-10、辅助试剂1-5、白炭黑1-5，辅助试剂包括阻燃剂、流平剂、固化剂，其重量比为阻燃剂0.3-1.5、流平剂0.5-1.5、固化剂0.2-2。

优选地：所述S1-S6中，各原料重量比为：聚乙二醇60-90、聚己内酯35-45、甲基丙烯酸甲酯7-13、二氧化硅13-18、发泡聚氨酯6-9、辅助试剂1.5-4.5、白炭黑1.5-4.5，辅助试剂包括阻燃剂、流平剂、固化剂，其重量比为阻燃剂0.5-1.5、流平剂0.5-1.5、固化剂0.5-1.5。

优选地：所述S1-S6中，各原料重量比为：聚乙二醇70-80、聚己内酯37.5-42.5、甲基丙烯酸甲酯8-12、二氧化硅14-17、发泡聚氨酯7-8、辅助试剂2-4、白炭黑2-4，辅助试剂包括阻燃剂、流平剂、固化剂，其重量比为阻燃剂0.7-1、流平剂0.7-1.5、固化剂0.6-1.5。

优选地：所述S1-S6中，各原料重量比为：聚乙二醇70、聚己内酯37.5、甲基丙烯酸甲酯8、二氧化硅14、发泡聚氨酯7、辅助试剂2、白炭黑2，辅助试剂包括阻燃剂、流平剂、固化剂，其重量比为阻燃剂0.7、流平剂0.7、固化剂0.6。

优选地：所述S1-S6中，各原料重量比为：聚乙二醇80、聚己内酯42.5、甲基丙烯酸甲酯12、二氧化硅17、发泡聚氨酯8、辅助试剂4、白炭黑4，辅助试剂包括阻燃剂、流平剂、固化剂，其重量比为阻燃剂1、流平剂1.5、固化剂1.5。

优选地：所述S1-S6中，各原料重量比为：聚乙二醇75、聚己内酯40、甲基丙烯酸甲酯10、二氧化硅15.5、发泡聚氨酯7.5、辅助试剂3、白炭黑3，辅助试剂包括阻燃剂、流平剂、固化剂，其重量比为阻燃剂0.85、流平剂1.1、固化剂1.05。

优选地：所述S1-S3中，搅拌速度为300-500rpm，所述S4中，搅拌速度为80-100rpm。

优选地：所述S2中，二氧化硅为纳米二氧化硅和气相二氧化硅中的任意一种。

优选地：所述S5中，惰性气体为氮气、氦气中的任意一种，S6中，容器内抽至真空或者充满与S5中相同的惰性气体。

本发明的有益效果为：

1.本发明首先在加入白炭黑前，整个混合物成分相对较稀，粘稠力较小，从而在搅拌时，转速提高，增加效率，另外在后续新加入白炭黑增加材料弹性性能时，其粘稠力增加，控制搅拌速度，延长搅拌时间，从而防止出现孔隙、气泡等缺陷，从而提高了后续成品质量。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

一种环保型高阻燃聚氨酯高分子复合材料的制备工艺，包括以下步骤：

S1：以聚乙二醇为溶剂，向其内加入聚己内酯和甲基丙烯酸甲酯，在搅拌的条件下快速升温至40-60摄氏度；

S2：在持续搅拌的条件下，加入二氧化硅，停止加热，使其自然冷却至30摄氏度后保温搅拌1h；

S3：加入发泡聚氨酯，并同时加入辅助试剂，持续搅拌；

S4：加入白炭黑，并将混合物加热至60摄氏度以上，持续搅拌；

S5：通入惰性气体，保持一段时间后抽至真空；

S6：将成品置于密封容器内包装储存即可。

所述S1-S6中，各原料重量比为：聚乙二醇50-100、聚己内酯30-50、甲基丙烯酸甲酯5-15、二氧化硅10-20、发泡聚氨酯5-10、辅助试剂1-5、白炭黑1-5。

所述S1-S3中，搅拌速度为300-500rpm，所述S4中，搅拌速度为80-100rpm。

所述S2中，二氧化硅为纳米二氧化硅和气相二氧化硅中的任意一种。

所述S3中，辅助试剂包括阻燃剂、流平剂、固化剂，其重量比为阻燃剂0.3-1.5、流平剂0.5-1.5、固化剂0.2-2。

所述S5中，惰性气体为氮气、氦气中的任意一种。

所述S6中，容器内抽至真空或者充满与S5中相同的惰性气体。

本发明，首先在加入白炭黑前，整个混合物成分相对较稀，粘稠力较小，从而在搅拌时，转速提高，增加效率，另外在后续新加入白炭黑增加材料弹性性能时，其粘稠力增加，控制搅拌速度，延长搅拌时间，从而防止出现孔隙、气泡等缺陷，从而提高了后续成品质量。

实施例1：

一种环保型高阻燃聚氨酯高分子复合材料的制备工艺，包括如下步骤：

S1：以聚乙二醇为溶剂，向其内加入聚己内酯和甲基丙烯酸甲酯，在搅拌的条件下快速升温至40-60摄氏度；

S2：在持续搅拌的条件下，加入二氧化硅，停止加热，使其自然冷却至30摄氏度后保温搅拌1h；

S3：加入发泡聚氨酯，并同时加入辅助试剂，持续搅拌；

S4：加入白炭黑，并将混合物加热至60摄氏度以上，持续搅拌；

S5：通入惰性气体，保持一段时间后抽至真空；

S6：将成品置于密封容器内包装储存即可。

所述S1-S6中，各原料重量比为：聚乙二醇60-90、聚己内酯35-45、甲基丙烯酸甲酯7-13、二氧化硅13-18、发泡聚氨酯6-9、辅助试剂1.5-4.5、白炭黑1.5-4.5。

所述S1-S3中，搅拌速度为300-500rpm，所述S4中，搅拌速度为80-100rpm。

所述S2中，二氧化硅为纳米二氧化硅和气相二氧化硅中的任意一种。

所述S3中，辅助试剂包括阻燃剂、流平剂、固化剂，其重量比为阻燃剂0.5-1.5、流平剂0.5-1.5、固化剂0.5-1.5。

所述S5中，惰性气体为氮气。

实施例2：

一种环保型高阻燃聚氨酯高分子复合材料的制备工艺，包括以下步骤：

S1：以聚乙二醇为溶剂，向其内加入聚己内酯和甲基丙烯酸甲酯，在搅拌的条件下快速升温至40-60摄氏度；

S2：在持续搅拌的条件下，加入二氧化硅，停止加热，使其自然冷却至30摄氏度后保温搅拌1h；

S3：加入发泡聚氨酯，并同时加入辅助试剂，持续搅拌；

S4：加入白炭黑，并将混合物加热至60摄氏度以上，持续搅拌；

S5：通入惰性气体，保持一段时间后抽至真空；

S6：将成品置于密封容器内包装储存即可。

所述S1-S6中，各原料重量比为：聚乙二醇70-80、聚己内酯37.5-42.5、甲基丙烯酸甲酯8-12、二氧化硅14-17、发泡聚氨酯7-8、辅助试剂2-4、白炭黑2-4。

所述S1-S3中，搅拌速度为300-500rpm，所述S4中，搅拌速度为80-100rpm。

所述S2中，二氧化硅为纳米二氧化硅和气相二氧化硅中的任意一种。

所述S3中，辅助试剂包括阻燃剂、流平剂、固化剂，其重量比为阻燃剂0.7-1、流平剂0.7-1.5、固化剂0.6-1.5。

所述S5中，惰性气体为氮气。

实施例3：

一种环保型高阻燃聚氨酯高分子复合材料的制备工艺，包括以下步骤：

S1：以聚乙二醇为溶剂，向其内加入聚己内酯和甲基丙烯酸甲酯，在搅拌的条件下快速升温至40-60摄氏度；

S2：在持续搅拌的条件下，加入二氧化硅，停止加热，使其自然冷却至30摄氏度后保温搅拌1h；

S3：加入发泡聚氨酯，并同时加入辅助试剂，持续搅拌；

S4：加入白炭黑，并将混合物加热至60摄氏度以上，持续搅拌；

S5：通入惰性气体，保持一段时间后抽至真空；

S6：将成品置于密封容器内包装储存即可。

所述S1-S6中，各原料重量比为：聚乙二醇70、聚己内酯37.5、甲基丙烯酸甲酯8、二氧化硅14、发泡聚氨酯7、辅助试剂2、白炭黑2。

所述S1-S3中，搅拌速度为300-500rpm，所述S4中，搅拌速度为80-100rpm。

所述S2中，二氧化硅为纳米二氧化硅和气相二氧化硅中的任意一种。

所述S3中，辅助试剂包括阻燃剂、流平剂、固化剂，其重量比为阻燃剂0.7、流平剂0.7、固化剂0.6。

所述S5中，惰性气体为氮气。

实施例4：

一种环保型高阻燃聚氨酯高分子复合材料的制备工艺，包括以下步骤：

S1：以聚乙二醇为溶剂，向其内加入聚己内酯和甲基丙烯酸甲酯，在搅拌的条件下快速升温至40-60摄氏度；

S2：在持续搅拌的条件下，加入二氧化硅，停止加热，使其自然冷却至30摄氏度后保温搅拌1h；

S3：加入发泡聚氨酯，并同时加入辅助试剂，持续搅拌；

S4：加入白炭黑，并将混合物加热至60摄氏度以上，持续搅拌；

S5：通入惰性气体，保持一段时间后抽至真空；

S6：将成品置于密封容器内包装储存即可。

所述S1-S6中，各原料重量比为：聚乙二醇80、聚己内酯42.5、甲基丙烯酸甲酯12、二氧化硅17、发泡聚氨酯8、辅助试剂4、白炭黑4。

所述S1-S3中，搅拌速度为300-500rpm，所述S4中，搅拌速度为80-100rpm。

所述S2中，二氧化硅为纳米二氧化硅和气相二氧化硅中的任意一种。

所述S3中，辅助试剂包括阻燃剂、流平剂、固化剂，其重量比为阻燃剂1、流平剂1.5、固化剂1.5。

所述S5中，惰性气体为氮气。

实施例5：

一种环保型高阻燃聚氨酯高分子复合材料的制备工艺，包括以下步骤：

S1：以聚乙二醇为溶剂，向其内加入聚己内酯和甲基丙烯酸甲酯，在搅拌的条件下快速升温至40-60摄氏度；

S2：在持续搅拌的条件下，加入二氧化硅，停止加热，使其自然冷却至30摄氏度后保温搅拌1h；

S3：加入发泡聚氨酯，并同时加入辅助试剂，持续搅拌；

S4：加入白炭黑，并将混合物加热至60摄氏度以上，持续搅拌；

S5：通入惰性气体，保持一段时间后抽至真空；

S6：将成品置于密封容器内包装储存即可。

所述S1-S6中，各原料重量比为：聚乙二醇75、聚己内酯40、甲基丙烯酸甲酯10、二氧化硅15.5、发泡聚氨酯7.5、辅助试剂3、白炭黑3。

所述S1-S3中，搅拌速度为300-500rpm，所述S4中，搅拌速度为80-100rpm。

所述S2中，二氧化硅为纳米二氧化硅和气相二氧化硅中的任意一种。

所述S3中，辅助试剂包括阻燃剂、流平剂、固化剂，其重量比为阻燃剂0.85、流平剂1.1、固化剂1.05。

所述S5中，惰性气体为氮气。

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。