[发明专利]燃料传输深冷管道用硬质聚氨酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料传输深冷管道用硬质聚氨酯复合材料及其制备方法，属于化工材料技术领域。

背景技术

近年来，我国的聚氨酯硬泡行业发展迅猛，除了常规的民用领域之外，在国防军工方应用方面也涉及到许多特殊用途，如耐烧蚀材料、各种特殊用途结构材料、超低温绝缘材料等等，燃料传送深冷超低温绝缘管道作为军工方面的重要应用，已经引发了足够的重视，但是需要满足使用过程中耐-196℃、高阻燃、环保的较高要求，因此选用性能优、环保的新型原料替代常规阻燃剂和常规聚醚体系改进聚氨酯硬质泡沫性能是形势所趋。无机矿物材料具有尺寸稳定性能优、阻燃性能好、环保的优势，与聚氨酯组合料配方体系有效复合发挥无机矿物优势，提升聚氨酯硬质泡沫的低温尺寸稳定性和阻燃性能是新的发展趋势。

凹凸棒石作为一种无机矿物材料，在我国分布广泛、能源丰富，具有较好的长径比和丰富的内孔道，是较好的无机增强阻燃环保原料，但是传统的无机矿物高分子复合材料只是简单的无机矿物与有机相共混，这使得体系相容性差，通过对凹凸棒石改性，使凹凸棒石表面生成反应基团参与到反应中，作为结构型原料参与反应，并配合高性能聚氨酯组合料配方体系，保证制备的聚氨酯硬质泡沫复合材料具有较优的性能。但是目前凹凸棒石引入聚氨酯硬质泡沫改性提高性能的研究相对较少，燃料传输深冷管道作为军工方面的重要应用，制备耐-196℃、高阻燃、环保的凹凸棒石/聚氨酯硬质泡沫复合材料具备较高的价值。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种燃料传输深冷管道用硬质聚氨酯复合材料，加入了有机改性凹凸棒石，具有高阻燃、机械性能好和耐超低温的性能。

同时，本发明还提供其制备方法，科学合理，简单易行。

本发明所述的燃料传输深冷管道用硬质聚氨酯复合材料，由A组分和B组分组成；

A组分，以质量百分数计；

B组分；

有机改性凹凸棒石与异氰酸酯以质量比0.05-0.15：1混合。

所述的阻燃聚醚多元醇A为羟值200-300，粘度3000-6500的氮系阻燃聚醚。优选R501F，山东一诺威新材料有限公司。

所述的聚醚多元醇B是以季戊四醇、甘油为起始剂，与环氧丙烷反应生成的羟值360-400粘度800-1200的聚醚多元醇。优选R4001，山东一诺威新材料有限公司。

所述的聚醚多元醇C是以双酚A为起始剂，与环氧丙烷反应生成的羟值109-115，粘度1200-1600的聚醚多元醇。优选S210H，山东一诺威新材料有限公司。

所述的降粘剂为碳酸丙稀酯。

所述的泡沫稳定剂为B8407，赢创工业公司。

所述的异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多苯基多亚甲基异氰酸酯、六亚甲基1,6二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯或间苯二甲基二异氰酸酯中的一种或几种。

所述的异氰酸酯优选多苯基多亚甲基异氰酸酯。

所述的发泡催化剂为A-1或PC5中的一种或两种；优选A-1。

所述的后固化催化剂为Carcat PIR-001，上海宏璞化工科技有限公司。

凝胶催化剂为PC15、双(3-二甲基氨丙基)氨基-2-丙醇、A-33或DMDEE中的一种或几种。

所述的凝胶催化剂优选PC15或双(3-二甲基氨丙基)氨基-2-丙醇中的一种或两种。

所述的A-33是含有33wt.％三乙烯二胺的丙二醇溶液。

后固化催化剂能够延迟乳白时间，促进PUR/PIR平稳转化和提高三聚反应转化率。

本发明所述的燃料传输深冷管道用硬质聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)有机改性凹凸棒石的制备：将凹凸棒石加入磷酸中，85-90℃恒温反应2h，抽滤，用去离子水洗涤至中性，90-95℃下干燥，得到酸化凹凸棒石，再将酸化凹凸棒石均匀分散在100ml氯仿中，搅拌1.5h，得到均匀分散液，在分散液中加入表面活性剂，105℃搅拌条件下反应15h，抽滤，乙醇洗涤数次后，在80℃下干燥，得到有机改性凹凸棒石；

2)A组分的制备：将有机改性凹凸棒石、水和降粘剂依次加入反应釜中，搅拌3h分散均匀，再加入阻燃聚醚多元醇A、聚醚多元醇B和聚醚多元醇C，搅拌1h，然后依次加入发泡催化剂、凝胶催化剂、后固化催化剂和泡沫稳定剂，常温下搅拌反应1h，装桶，得A组分；