聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料及其改性方法
【專利摘要】本發明公開了一種聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料及其改性方法，其原料的重量配比為：無機非金屬粉料50～98份，聚氨酯泡沫2～50份，偶聯劑0.1～10份。本改性填料中聚氨酯泡沫具有密度小，導熱系數低的特點，可以有效地降低改性無機非金屬粉料的密度，降低無機非金屬粉料的導熱系數。本改性填料提供的聚氨酯泡沫改性無機非金屬粉料，經實驗結果表明，偶聯劑的加入可以顯著降低無機粉體的熱導率；具有導熱系數低，保溫效果好，密度較無機非金屬填料小等特點，可用于防水材料填充料，也可以用于保溫砂漿。本方法中的聚氨酯泡沫可采用廢舊聚氨酯泡沫，且工藝簡單，具有處理工序簡單，處理量大，可有效地、無污染的回收利用聚氨酯泡沫。
【專利說明】聚氨酯泡沬改性無機非金屬填料及其改性方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種改性無機非金屬粉料，尤其是一種聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料及其改性方法。
【背景技術】
[0002]無機非金屬(礦物)填料包括有滑石粉、重鈣粉、輕鈣粉、云母粉、碳酸鈣、高嶺土、石英、硅灰石、玻璃等，主要作用是增量、增強和賦予功能。(I)增量:添加廉價的無機非金屬填料以降低制品的成本，例如在塑料、橡膠、膠黏劑等中填充碳酸鈣(包括重質碳酸鈣和輕質碳酸鈣)以降低聚合物的用量。(2)增強:提高高聚物基復合材料，如塑料、橡膠、膠黏劑等的力學性能(包括彈性模量、拉伸強度、剛性、撕裂強度、沖擊強度、壓縮強度、摩擦系數、耐磨性等)。(3)賦予功能:無機非金屬填料可賦予填充材料一些特殊功能，如尺寸穩定性、阻燃或難燃性、耐磨性、導電性、隔熱或導熱、隔音型、磁性、產生負氧離子、抗菌、光學性能(如增白)、遮蓋性等。無機非金屬填料能有效地改進基質材料(塑料、橡膠、浙青等)的性能，無機非金屬填料的性能對產品性能有重要影響。
[0003]據文獻報道，全球2000年聚氨酯的產品已突破40萬噸，其產量和用途與日俱增，由此也導致了大量廢棄物的產生。目前廢舊聚氨酯的處理方式一般為燃燒和回收兩用。聚氨酯燃燒則污染環境。聚氨酯廢舊聚氨酯泡沫的回收利用技術可分為兩大類，一是物理法，二是化學法。物理法回收技術是采用粘結加壓成型、作新聚氨酯泡沫組合料的填料、擠出成型等辦法。化學回收就是在一定條件下采用醇解、水解、堿解、熱解的方法把聚氨酯泡沫分解成多元醇及芳香族胺、二氧化碳等。無論是物理方法還是化學回收，處理方式比較復雜，而且處理量較小。所以亟需一種處理工序簡單，處理量大的，無污染的回收利用方法。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料，以提升無機非金屬填料的性能并有效地回收聚氨酯；本發明還提供了一種聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料的改性方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發明所采取的原料的重量配比為:無機非金屬粉料50?98份，聚氨酯泡沫2?50份，偶聯劑0.1?10份。
[0006]優選的原料重量配比為:無機非金屬粉料80?90份，聚氨酯泡沫10?15份，偶聯劑I?5份。
[0007]本發明所述無機非金屬粉料為滑石粉、重鈣粉、輕鈣粉或云母粉。
[0008]本發明所述聚氨酯泡沫為硬質聚氨酯泡沫或軟質聚氨酯泡沫。
[0009]本發明所述偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑、鋁鈦復合偶聯劑、氟硅偶聯劑和有機娃偶聯劑中的任意一種或幾種。
[0010]本發明所述無機非金屬粉料和聚氨酯泡沫均過100目。
[0011]本發明方法采用上述的原料配比，其步驟為:先將聚氨酯泡沫粉碎，再向粉碎后的聚氨酯泡沫中加入偶聯劑和無機非金屬粉料，混合攪拌均勻，即可得到所述的改性無機非金屬填料。
[0012]本發明方法所述聚氨酯泡沫粉碎至過100目，所述無機非金屬粉料過100目。
[0013]偶聯劑是一類具有兩個不同性質官能團的物質，其分子結構的最大特點是分子中含有化學性質不同的兩個基團，一個是親無機物的基團，易與無機物表面起化學反應，另一個是親有機物的基團，能與合成樹脂或其他聚合物發生化學反應或生成氫鍵。因此偶聯劑被稱作“分子橋”，用于改善無機物與有機物之間的界面作用，從而大大提高復合材料的性能。本發明利用偶聯劑將聚氨酯泡沫的粉碎料與無機非金屬粉料進行偶聯，使得改性后的無機非金屬粉料具有聚氨酯泡沫的低導熱性能、低密度等性能。本發明偶聯處理不是簡單的物理混合，而是聚氨酯泡沫粉碎料與無機非金屬粉料發生了化學反應偶聯在一起。
[0014]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:本發明中聚氨酯泡沫具有密度小，導熱系數低的特點，因此采用聚氨酯泡沫改性無機非金屬粉料，可以有效地降低改性無機非金屬粉料的密度，降低無機非金屬粉料的導熱系數。本發明提供的聚氨酯泡沫改性無機非金屬粉料，經實驗結果表明，偶聯劑的加入可以顯著降低無機粉體的熱導率；具有導熱系數低，保溫效果好，密度較無機非金屬填料小等特點，可用于防水材料填充料，也可以用于保溫砂漿。
[0015]本發明方法中的聚氨酯泡沫可采用廢舊聚氨酯泡沫，且工藝簡單，具有處理工序簡單，處理量大，可有效地、無污染的回收利用聚氨酯泡沫。
【具體實施方式】
[0016]下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。
[0017]實施例1:本聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料采用下述原料和方法制備而成。
[0018](I)將廢舊聚氨酯泡沫破碎、粉碎至過100目。
[0019](2)向攪拌器中加入50份的硬質聚氨酯泡沫，10份鈦酸酯偶聯劑，同時加入50份過100目的重鈣粉；攪拌均勻即可得到所述的聚氨酯泡沫改性重鈣粉。
[0020](3)產品檢測:得到的聚氨酯泡沫改性重鈣粉進行檢測，檢測結果:密度:重鈣粉
2.71g/cm3，改性后的重鈣粉1.92g/cm3 ;熱導率:重鈣粉0.31 W/(m-Κ)，改性后的重鈣粉0.102W/(m*K)。
[0021]實施例2:本聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料采用下述原料和方法制備而成。
[0022](I)將廢舊聚氨酯泡沫破碎、粉碎至過100目。
[0023](2)向攪拌器中加入50份軟質聚氨酯泡沫，5份鋁鈦復合偶聯劑，同時加入80份過100目的重鈣粉；攪拌均勻即可得到所述的聚氨酯泡沫改性重鈣粉。
[0024](3)產品檢測:得到的聚氨酯泡沫改性重鈣粉進行檢測，檢測結果:密度:重鈣粉
2.71g/cm3，改性后的重鈣粉1.91g/cm3 ;熱導率:重鈣粉0.31 W/(m-Κ)，改性后的重鈣粉0.189W/(m.K)。
[0025]實施例3:本聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料采用下述原料和方法制備而成。
[0026](I)將廢舊聚氨酯泡沫破碎、粉碎至過100目。
[0027](2)向攪拌器中加入20份硬質聚氨酯泡沫，5份硅烷偶聯劑KH550，同時加入60份過100目輕鈣粉；攪拌均勻即可得到所述的聚氨酯泡沫改性輕鈣粉。
[0028](3)產品檢測:得到的聚氨酯泡沫改性輕鈣粉進行檢測，檢測結果:密度:輕鈣粉2.69g/cm3,改性后的輕鈣粉2.19g/cm3 ;熱導率:輕鈣粉0.30ff/(m*K)，改性后的輕鈣粉0.23Iff/ (m.K)。
[0029]實施例4:本聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料采用下述原料和方法制備而成。
[0030](I)將廢舊聚氨酯泡沫破碎、粉碎至過100目。
[0031](2)向攪拌器中加入2份軟質聚氨酯泡沫，I份氟硅偶聯劑，同時加入70份過100目滑石粉；攪拌均勻即可得到所述的聚氨酯泡沫改性滑石粉。
[0032](3)產品檢測:得到的聚氨酯泡沫改性滑石粉進行檢測，檢測結果:密度滑石粉:
2.98g/cm3,改性后的滑石粉2.93g/cm3 ;熱導率:滑石粉0.38ff/(m*K)，改性后的滑石粉0.34W/ (m.K)。
[0033]實施例5:本聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料采用下述原料和方法制備而成。
[0034](I)將廢舊聚氨酯泡沫破碎、粉碎至過100目。
[0035](2)向攪拌器中加入10份硬質聚氨酯泡沫，0.1份有機硅偶聯劑，同時加入98份過100目云母粉；攪拌均勻即可得到所述的聚氨酯泡沫改性云母粉。
[0036](3)產品檢測:得到的聚氨酯泡沫改性云母粉進行檢測，檢測結果:
密度:云母粉3.0g/cm3,改性后的云母粉2.93g/cm3 ;熱導率:云母粉0.32ff/(m*K)，改性后的云母粉0.28W/(m*K)0
[0037]實施例6:本聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料采用下述原料和方法制備而成。
[0038](I)將廢舊聚氨酯泡沫破碎、粉碎至過100目。
[0039](2)向攪拌器中加入15份軟質聚氨酯泡沫，2份硅烷偶聯劑KH550、1份氟硅偶聯齊U，同時加入90份過100目云母粉；攪拌均勻即可得到所述的聚氨酯泡沫改性云母粉。
[0040](3)產品檢測:得到的聚氨酯泡沫改性云母粉進行檢測，檢測結果:密度:云母粉3.0g/cm3,改性后的云母粉2.91g/cm3 ;熱導率:云母粉0.32ff/(m*K)，改性后的云母粉0.27W/ (m.K)。
[0041]對比試驗:用本填料用于浙青改性，再用本填料的原料作為常規改性劑用于浙青的改性；檢測改性后浙青的耐熱性和低溫性能；具體如下所述:
(I)將20份聚氨酯泡沫，5份偶聯劑，同時加入60份過100目輕鈣粉；攪拌均勻即可得到所述的聚氨酯泡沫改性輕鈣粉。將上述改性輕鈣粉用于改性浙青填充，檢測結果:耐熱:120°C合格；低溫:-30°C合格。
[0042](2)將20份聚氨酯泡沫，5份偶聯劑，60份過100目輕鈣粉分別加入到浙青中，檢測結果:耐熱90°C合格，低溫:_21°C合格；有嚴重的果凍狀現象。
【權利要求】
1.一種聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料，其特征在于，其原料的重量配比為:無機非金屬粉料50?98份，聚氨酯泡沫2?50份，偶聯劑0.1?10份。
2.根據權利要求1所述的聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料，其特征在于，所述的原料重量配比為:無機非金屬粉料80?90份，聚氨酯泡沫10?15份，偶聯劑I?5份。
3.根據權利要求1所述的聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料，其特征在于:所述無機非金屬粉料為滑石粉、重鈣粉、輕鈣粉或云母粉。
4.根據權利要求1所述的聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料，其特征在于:所述聚氨酯泡沫為硬質聚氨酯泡沫或軟質聚氨酯泡沫。
5.根據權利要求1所述的聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料，其特征在于:所述偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑、鋁鈦復合偶聯劑、氟硅偶聯劑和有機硅偶聯劑中的任意一種或幾種。
6.根據權利要求1一 5任意一項所述的聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料，其特征在于:所述無機非金屬粉料和聚氨酯泡沫均過100目。
7.權利要求1所述聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料的改性方法，其特征在于:先將聚氨酯泡沫粉碎，再向粉碎后的聚氨酯泡沫中加入偶聯劑和無機非金屬粉料，混合攪拌均勻，即可得到所述的改性無機非金屬填料。
8.根據權利要求7所述的聚氨酯泡沫改性無機非金屬填料的改性方法，其特征在于:所述聚氨酯泡沫粉碎至過100目，所述無機非金屬粉料過100目。
【文檔編號】C09C1/40GK104387804SQ201410618559
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月6日 優先權日:2014年11月6日
【發明者】張星, 郭玉坤 申請人:張星