[发明专利]二维取向连续玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二维取向连续玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫塑料，所述玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫塑料中的玻璃纤维在垂直于聚氨酯泡沫发泡上升方向为连续的二维取向均匀分布。其中，玻璃纤维为单层或多层。含单层玻璃纤维的增强聚氨酯泡沫材料中，不含玻璃纤维层的厚度必须小于或等于泡沫材料总厚度的0.25；多层玻璃纤维的增强聚氨酯泡沫材料中，不含玻璃纤维层的总厚度必须小于或等于泡沫材料总厚度的0.25。通过二维取向的连续玻璃纤维的均匀分布，得到增强的硬质聚氨酯泡沫塑料改善了硬质聚氨酯泡沫塑料的各向异性，同时使硬质聚氨酯泡沫塑料具有高压缩强度，尤其是高弯曲和剪切强度。

技术领域

本发明涉及聚氨酯泡沫塑料领域，尤其涉及一种二维取向连续玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法。

背景技术

液化天然气(LNG)是将气态天然气通过加压冷却或冷却至-163℃而成的液态燃料。大量LNG的运输须通过大型LNG船舶完成。为了保证LNG的安全、有效运输，大型LNG运输船需要使用绝热保温材料对货舱实施绝热保温。其中，高分子泡沫材料是重要的绝热保温材料之一，而聚氨酯泡沫材料是首选。为了确保运输的安全性，用玻璃纤维增强聚氨酯泡沫塑料是该领域的通用方法。

利用玻璃纤维增强聚氨酯泡沫材料的强度的方法可见很多的文献和专利报道。朱吕民等概括性的介绍了用玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫塑料的性能(朱吕民，刘益军：聚氨酯泡沫塑料，第三版)。中国专利200610128243.9提供了一种聚氨酯泡沫塑料的纤维增强改性方法，是将聚氨酯各组分混合均匀后，以较快的速度喷涂在增强纤维表面，浸渍均匀后在模具或模腔中发泡、固化、成型。中国专利200710144139.3告知了一种连续纤维增强聚氨酯泡沫材料的制备方法，是将纤维通过浸渍装置与由高速浇注头排出的混合料混合浸渍，然后进入一个发泡模具进行发泡、固化。

玻璃纤维在聚氨酯泡沫材料中的分布和排列方式对材料的性能有重要影响，本发明提供了一种连续玻璃纤维在聚氨酯泡沫塑料呈现二维取向分布的玻璃纤维增强聚氨酯泡沫材料的制备方法，该方法在保证材料纵向性能的基础上，可以进一步提高泡沫材料的横向拉伸和弯曲强度，从而满足大型LNG运输船对货舱隔热保温材料的性能要求。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种大型液化天然气运输船用玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法，使连续玻璃纤维在聚氨酯泡沫塑料呈现二维取向分布，从而在保证聚氨酯泡沫材料纵向性能的基础上，进一步提高泡沫材料的横向拉伸和弯曲强度，从而满足大型LNG运输船对货舱隔热保温材料的性能要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种二维取向连续玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫塑料，所述玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫塑料中的玻璃纤维在垂直于聚氨酯泡沫发泡上升方向为连续的二维取向均匀分布。其中，玻璃纤维为单层或多层。

进一步地，单层玻璃纤维的增强聚氨酯泡沫材料中以及多层玻璃纤维的增强聚氨酯泡沫材料中，含聚氨酯泡沫材料和玻璃纤维层与只含聚氨酯泡沫材料层的比例分别满足下述式(1)和式(2)：

v_i≤0.25×(m_i+v_i) (1)

Σv_i≤0.25×Σ(m_i+v_i) (2)

式中，v_i为只有聚氨酯泡沫材料层的厚度；m_i为同时含聚氨酯泡沫材料和玻璃纤维层的厚度；i为第i层，分别为1，2，3，……n，n为总层数。

进一步地，所述玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫塑料的制备可以采用模具浇注的方式间歇制备，也可以采用连续生产线连续化制备。

进一步地，玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫塑料中所用的玻璃纤维为单层或多层的连续玻璃纤维毡，其中多层玻璃纤维是通过将单层玻璃纤维简单叠加实现。