[发明专利]一种基于PPC基的聚氨酯复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种基于PPC基的聚氨酯复合材料及其制备方法与应用，属于聚氨酯复合材料技术领域。本发明所述的聚氨酯复合材料的原料组分及其质量份为：聚碳酸亚丙酯二醇50‑180份、阻燃剂10‑40份、扩链剂1‑15份、发泡剂1‑10份、泡沫稳定剂1‑5份、催化剂1‑5份、异氰酸酯10‑180份和中空微球5‑20份。本发明所述的聚氨酯复合材料采用聚碳酸亚丙酯二醇作为聚氨酯发泡材料的主体，在聚氨酯泡沫板材中引入了碳酸酯键和醚键，使其不但具有了较高的力学强度、耐磨性、耐水性而且具有耐热抗阻燃。

技术领域

本发明属于聚氨酯复合材料技术领域，尤其涉及一种基于PPC基的聚氨酯复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

空气中二氧化碳含量逐年增加，年二氧化碳浓度增加量也在增加，且无下降趋势，如何减少CO₂的排放已经成为全球重大亟待解决的战略课题。Inoue等于 1969年首先使用二乙基锌作为催化剂，将二氧化碳(CO₂)和环氧丙烷(PO) 的聚合成功制得了聚碳酸亚丙酯(PPC)，聚碳酸亚丙酯也称聚丙撑碳酸酯，是一种白色或透明的脂肪族聚酯，CO₂在PPC中占31％-50％，具有优良的生物相容性和生物降解性能。PPC合成过程中无需消耗石油资源，并且以温室气体 CO₂为原材料，而CO₂对全球变暖的贡献超过66％，PPC的出现对温室气体 CO₂的含量起到了固定的作用，是高附加值减碳新途径。

聚氨酯泡沫塑料广泛的渗透到民生经济，应用范围很多，尤其是在运输、家具、冷藏、绝热、建筑等部门应用广泛，是必不可少的材料。它是塑料中使用范围最广泛的品种其中之一。聚醚型聚氨酯具有优良的低温柔顺性、耐水性，但是其力学性能不佳，聚碳酸酯多元醇(PPC)本身具有碳酸酯键和醚键，以其为原物料制备的聚碳酸酯型聚氨酯兼具了聚醚型和聚酯型聚氨酯的双重特性，不但具有较高的力学强度、耐磨性、耐水性，而且因为PPC在高温下会分解放出二氧化碳，进而制品有一定的阻燃性。但是聚碳酸酯型聚氨酯材料阻燃性在一些实际应用中还是有所欠缺，因此目前需要一种阻燃性能更加优良的PPC基聚氨酯材料来满足一些实际应用。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中PPC基聚氨酯材料阻燃性较差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于PPC基的聚氨酯复合材料及其制备方法与应用。

本发明的第一个目的是提供一种聚氨酯复合材料，所述聚氨酯复合材料以质量份计包括：聚碳酸亚丙酯二醇50-180份、阻燃剂10-40份、扩链剂1-15份、发泡剂1-10份、泡沫稳定剂1-5份、催化剂1-5份、异氰酸酯10-180份和中空微球5-20份。

在本发明的一个实施例中，所述聚碳酸亚丙酯二醇的分子量为500-8000。

在本发明的一个实施例中，所述聚碳酸亚丙酯二醇的分子量为1000-3000。聚碳酸亚丙酯二醇的分子量对聚氨酯微孔弹性体的性能有较大影响。聚碳酸亚丙酯二醇的分子量越高，制得聚氨酯微孔弹性体的力学性能越好，热性能变差。并且，随着聚碳酸亚丙酯二元醇中-COO含量的增加，制备出来的PPC基的聚氨酯材料的力学强度也在增加，而断裂伸长率降低，耐热性变差。所以选择分子量为1000-3000的聚碳酸亚丙酯多元醇，各项性能都相对较好。

在本发明的一个实施例中，所述阻燃剂为磷酸三(β-氯乙基)酯和/或甲基磷酸二甲酯，这两种阻燃剂不含卤素，含磷量高，阻燃性能优良，价格便宜，使用方便，具有降低黏度和阻燃的双重作用。

在本发明的一个实施例中，所述扩链剂为1,4-丁二醇、乙二醇、二乙二醇、甘油和聚甘油中的一种或多种，醇类扩链剂与异氰酸酯基团反应较为平和，扩链剂的加入赋予制备出来的聚氨酯材料有更好的力学性能。

在本发明的一个实施例中，所述发泡剂为水。