[发明专利]金属软质发泡材料及其制造方法和应用

说明书

本发明涉及高分子聚合物材料，特别涉及一种因添加有导热金属颗粒而具有了高热导率的聚氨酯软质发泡材料，本发明还涉及其制造方法及在生活领域和工业领域中的用途。

聚氨酯为热固性塑料，而聚氨酯软质泡沫塑料是目前生活领域中应用最广的聚合物材料之一。

传统聚氨酯泡沫塑料的基本组分是聚酯或聚醚的多元醇化合物、异氰酸酯和水，采用不同的配比和不同原料，就可得到不同的聚氨酯泡沫塑料。当采用的多元醇和异氰酸酯官能团的官能度为2-3时，所产生的泡体为线型分子的软质聚氨酯泡沫塑料，其发泡原理是：当异氰酸酯与多元醇混合后形成低分子聚合物氨基甲酸酯、而异氰酸酯与水化合则生成脲和作为发泡剂的二氧化碳气体，在混合器内，物料中的树脂溶液一方面进行着气液相的混合，另一方面又进行着缩聚反应，通过交联形成体型结构，当溶液粘性逐步增加，就具有足够的强度来包住气体，在内部形成大量气泡，随着缩聚反应的进行，增长的树脂分子链逐步网状化，液体的粘弹性逐步增加，流动性逐渐失去，完成了化学反应过程，固化形成聚氨酯泡沫塑料。

在聚氨酯泡沫塑料中树脂成分仅占制品体积的1/30，即96％以上的空间都被气泡占据，这些气泡在形式上包括有开孔气泡和闭孔气泡。所谓开孔气泡，是指泡体是破的，气泡间相互连通，即泡沫中的气相和固相(塑料)都是连续相，流体可以在气泡间通过，而闭孔气泡是封闭的，泡体在制品中孤立分布，只有塑料是连续相，流体在泡沫体中不流通。由于发泡反应的随机性，如若不采用特殊工艺，通常生产出的聚氨酯软质泡沫塑料都不是完全的开孔或闭孔型，而是开孔、闭孔兼有的混合型结构。因而质轻、容重小、省料、比强度高、导热系数小、隔音和隔热性能好，且耐油、耐寒、耐磨、防震、能吸收冲击载荷、缓冲性能好等成为聚氨酯泡沫塑料的公知特性，它也因此被广泛应用于家具、床垫、座垫、衣衬、包装材料、过滤材料、吸音及防震设备中，并广泛应用于化工、军工、仪表、冷藏及保温材料。

导热系数是聚氨酯泡沫塑料的一个重要特性，由于聚氨酯泡沫塑料中含有大量气泡，其中那些闭孔气泡间又相互隔离，从而使气体在其中的对流传热能力很差；而辐射热能又是透过泡体的气体层传递的，当泡体密度很低时，辐射传热量在总传热量中起主要作用，但随着泡体密度的增加，辐射传热能力也会随之下降，所以，在室温下泡沫塑料的传热能力将主要取决于泡体的热导率。

根据泡沫塑料的热导量公式： Q = AΔT X [ Φg · Kg + ( 1 - Φg ) Ks ] ]]>

其中：Q-热导量，            X-泡沫塑料厚度，

      A-传热面积，          Φg-气相容积率，

      ΔT-总温差，          Kg-气体热导率，

                            Ks-塑料热导率，

由上述公式可知，随着气相容积率的增加，泡体的导热能力将大大下降。气体的热导率在约0.0239w/m.k(其中w代表热流量单位“瓦”，m代表长度单位“米”，k代表热力学温度单位“开”)，当气泡占据了制品96％以上的空间，聚氨酯泡沫塑料的热导率就由气体的热导率所决定了。因此，聚氨酯泡沫塑料的热导率也就在0.043-0.056w/m.k左右，其也就拥有了热导率低、传热能力差、隔热性能好的特点，人们就是利用了这一特性，将其制作成各类保温材料的。

热导率低、传热差，是泡沫塑料的一个重要优点，但在特定使用条件下，也成为它的一大缺点，例如用聚氨酯泡沫塑料制作床垫、座垫、枕芯、鞋底等用品，因为舒适、柔软和有弹性，已很普遍，但因热导率低、传热差、积温高，在夏季使用就会因不透气、积温高而使人难以忍受。

本发明的目的在于研制提出一种金属聚氨酯软质发泡材料，作为一种新型的高分子材料，在保留传统聚氨酯塑料的优点的基础上，具有比较高的热导率，更适宜制作夏季用品。