[发明专利]一种纤维素增强聚氨酯/环氧树脂互穿网络硬质复合泡沫材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泡沫材料及其制备方法。

背景技术

在聚氨酯泡沫产品中，硬质聚氨酯泡沫材料以其优良的力学性能、声学性能、电学性能、耐化学性能等，在保温行业、包装行业、造船工业等领域得到了广泛应用。硬质聚氨酯泡沫虽有一定的强度，但有些场合下不能完全满足工程上的要求，因此人们对硬质聚氨酯泡沫材料的增强作了很多研究。通常增强硬质聚氨酯泡沫的方法有纤维增强、微粒增强、互穿网络聚合物增强等。纤维增强易造成制品中存在气泡及后处理过程中泡沫不稳定的现象；微粒增强易引起发泡体系黏度迅速增加，导致发泡困难。因此这些增强方法的不足之处在于，增强相的添加量毕竟有限，导致增强的效果不显著。

“互穿聚合物网络”这个名词是1960年，Millar在研究聚苯乙烯/聚苯乙烯同质IPNs作为离子交换树脂时首次使用的。互穿聚合物网络(InterpenetratingPolymerNetwork,IPNs)是由两种或两种以上的聚合物网络相互穿透或缠结所构成的一类化学共混网络合金体系，其中一种网络在另一种网络的直接存在下，现场聚合或交联形成的各网络之间为物理贯穿。其特点是一种材料无规地贯穿到另一种材料中，起着“强迫互容”和“协同效应”的作用，从而使其既不失去原有聚合物固有的特性，又可获得其他共混聚合物无法得到的独特性能，故近年来发展迅速。

聚氨酯是性能优良的高分子材料，但其耐高温性能较差，而环氧树脂具有优良的粘结性能、高模量、高强度和热稳定性能。由聚氨酯(PU)和环氧树脂(EP)两种聚合物相互贯穿而形成的聚合物网络体系简称为PU/EPIPN，同时环氧树脂还具有可与异氰酸酯基反应的羟基，是聚氨酯与环氧树脂的网络间还产生一定的化学连接。两种聚合物相互交叉渗透，机械缠结，起到与纤维素分子的“强迫互溶”和“协同效应”的作用，可明显地改善复合体系的分散性、界面亲和性，从而提高稳定性，实现性能互补。

发明内容

本发明要解决现有聚氨酯和环氧树脂两种聚合物相互贯穿而形成的聚合物存在吸声性能差，力学性能低的问题，而提供一种纤维素增强聚氨酯/环氧树脂互穿网络硬质复合泡沫材料及其制备方法。

本发明的一种纤维素增强聚氨酯/环氧树脂互穿网络硬质复合泡沫材料，纤维素增强聚氨酯/环氧树脂互穿网络硬质复合泡沫材料的吸声性能为80％～92％；

所述的纤维素增强聚氨酯/环氧树脂互穿网络硬质复合泡沫材料按重量份数由8份～12份聚醚多元醇、10份～16份异氰酸酯、0.05份～0.25份水、2份～3.5份发泡剂、0.05份～0.2份匀泡剂、0.04份～0.15份引发剂、0.1份～5份质量百分数为1％的纳米纤维素纤维的水溶胶、0.05份～0.4份扩链剂、0.05份～0.4份交链剂和0.1份～8份环氧树脂制备而成；

所述的质量百分数为1％的纳米纤维素纤维的水溶胶具体是按以下步骤制备的：①、对植物纤维用苯醇混合液抽提6h，将抽提过的植物纤维移入到综纤维素测定仪中；所述的植物纤维为棉花纤维、木材纤维、竹子纤维、亚麻纤维或纸浆；

所述的苯醇混合液为苯和乙醇的混合液，所述的苯和乙醇的体积比为2:1；

②、向综纤维素测定仪中加入蒸馏水、冰乙酸和亚氯酸钠，在振动速度为100rpm及温度为75℃的恒温水浴中加热1h；

步骤①中所述的抽提过的植物纤维的质量与步骤②中蒸馏水的体积比为1g:32.5mL；步骤①中所述的提过的植物纤维的质量与步骤②中冰乙酸的体积比为1g:0.25mL；步骤①中所述的提过的植物纤维与步骤②中亚氯酸钠的质量比为1:0.345；

③、向综纤维素测定仪中加入冰乙酸和亚氯酸钠，在振动速度为100rpm及温度为75℃的恒温水浴中加热1h；

步骤①中所述的抽提过的植物纤维的质量与步骤③中冰乙酸的体积比为1g:0.25mL；步骤①中所述的抽提过的植物纤维与步骤③中亚氯酸钠的质量比为1:0.345；

④、重复步骤③4次，过滤洗涤，得到综纤维素；

⑤、将综纤维素浸渍于质量百分数为17.5％的NaOH溶液中80min～120min，得到α-纤维素；

⑥、将α-纤维素分散到水中，得到α-纤维素水溶液，在操作压力为15000psi的条件下，采用高压M-110P射流纳米均质机对α-纤维素水溶液进行均质，均质12次，均质后用水稀释，得到质量百分数为1％的纳米纤维素纤维的水溶胶；所述的高压M-110P射流纳米均质机内腔孔径为80μm。

本发明的一种纤维素增强聚氨酯/环氧树脂互穿网络硬质复合泡沫材料的制备方法是按以下步骤进行的：