一種高強(qiáng)度硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于聚氨酯領(lǐng)域，特別涉及硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造與應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料是以異氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇為主要原料，在發(fā)泡劑、催化劑、穩(wěn)定劑、阻燃劑等多種助劑的作用下混合制成的一種發(fā)泡材料，是一種具有隔熱、保溫、防水、防震功能的新型合成材料，主要應(yīng)用在建筑物外墻保溫、冷庫(kù)、管道保溫、建筑板材、屋面防水保溫一體化等，少量高密度硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料也用于制造仿木制品和一些配件。
[0003]現(xiàn)有硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料存在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，抗折、抗拉、抗壓物理性能差和制品不能與其它構(gòu)件、設(shè)備牢固連接的問(wèn)題。有些發(fā)明《一種增強(qiáng)型聚氨酯硬泡材料及其制造方法》專利號(hào)2009102649082，《一種增強(qiáng)型玉米芯基聚氨酯泡沫材料的制造方法》專利號(hào)2011103743534，《組合纖維增強(qiáng)水發(fā)泡聚氨酯硬泡復(fù)合板材及生產(chǎn)方法設(shè)備》專利號(hào)201010522882X，通過(guò)在泡體材料中添加玻璃纖維、玉米芯、碳纖維絲或多種纖維、纖維布混合材料來(lái)增強(qiáng)泡體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對(duì)泡體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有所改進(jìn)，但提升有限，沒(méi)有從根本上擴(kuò)展硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料應(yīng)用范圍。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料制品與其它構(gòu)件連接方式受材質(zhì)限制，現(xiàn)有連接方式主要采用粘接或利用外觀形狀卡槽式連接，這種連接強(qiáng)度低，不適合制造需要高強(qiáng)度連接的產(chǎn)品。鑒于上述兩種原因所以硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料不能用于制造如水上養(yǎng)殖網(wǎng)箱、小型船舶、浮橋、浮動(dòng)碼頭、水上作業(yè)平臺(tái)、水上房屋、水上浮島、活動(dòng)板房等對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求高并需要安裝設(shè)備或連接、組裝牢固的產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種比現(xiàn)有硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料材料在抗折、抗拉、抗壓性能上更強(qiáng)，并可以和其它構(gòu)件、設(shè)備之間采用焊接、栓接和鎖扣連接的高強(qiáng)度硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料及其制備方法，用于制造水上養(yǎng)殖網(wǎng)箱、小型船舶、浮橋、浮動(dòng)碼頭、水上作業(yè)平臺(tái)、水上房屋、水上浮島、活動(dòng)板房等產(chǎn)品，解決現(xiàn)有硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足和現(xiàn)有連接方式強(qiáng)度低而不能用于制造上述產(chǎn)品的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1為抗折試塊正面剖面結(jié)構(gòu)圖
[0006]圖2為抗折試塊側(cè)面剖面結(jié)構(gòu)圖
[0007]圖3為抗折試塊金屬框架、預(yù)埋件、模板、模板支架安裝正面示意圖
[0008]圖4為抗折試塊金屬框架、預(yù)埋件、模板、模板支架安裝側(cè)面示意圖
[0009]圖5為抗折試塊模板底模平面圖
[0010]圖6為水上養(yǎng)殖網(wǎng)箱平面結(jié)構(gòu)圖
[0011]圖7為水上養(yǎng)殖網(wǎng)箱立面結(jié)構(gòu)圖
[0012]A-A為水上養(yǎng)殖網(wǎng)箱斷面結(jié)構(gòu)圖
[0013]圖8為船舶立面結(jié)構(gòu)圖
[0014]B-B為船舶斷面結(jié)構(gòu)圖
[0015]圖中:I為抗折試塊金屬焊接框架，2為抗折試塊金屬預(yù)埋件，3為抗折試塊模具面模，4為抗折試塊模具邊模，5為抗折試塊模具底模，6為抗折試塊模具支架，7為抗折試塊預(yù)埋件墊塊，8為抗折試塊保護(hù)層墊塊，9為抗折試塊底模預(yù)留孔洞，10為水上養(yǎng)殖網(wǎng)箱預(yù)埋件，11為水上養(yǎng)殖網(wǎng)箱金屬框架中的縱向受力型材，12為水上養(yǎng)殖網(wǎng)箱金屬框架中的拉結(jié)型材，13為水上養(yǎng)殖網(wǎng)箱金屬連接環(huán)，14為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料船體，15為船舶預(yù)埋件，16為船舶焊接金屬框架。
本發(fā)明技術(shù)方案如下
[0016]一種高強(qiáng)度硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料及其制備方法其特征在于將鋼材、鋁合金、銅合金材料焊接成框架(I)，將鋼材、鋁合金、銅合金材料制成預(yù)埋件(2) 一端與框架焊接，放入按產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)的組合模具(3)(4)(5)內(nèi)固定，注入硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料原料一次發(fā)泡成型(圖3、圖4)，得到一種高強(qiáng)度硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，泡體密度按產(chǎn)品需要控制在每立方30-700KG，泡體內(nèi)部為金屬框架支撐結(jié)構(gòu)(圖1、圖2)，泡體外部露出部分預(yù)埋件(2)，這種高強(qiáng)度硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料因?yàn)閮?nèi)部支撐結(jié)構(gòu)為金屬框架，抗折、抗拉、抗壓性能優(yōu)異，通過(guò)對(duì)露出泡體外的預(yù)埋件加工后可以和其它構(gòu)件、設(shè)備之間采用焊接、栓接和鎖扣連接。
[0017]這種高強(qiáng)度硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料制備方法可用于制造多種不同領(lǐng)域的產(chǎn)品，根據(jù)產(chǎn)品外觀和性能需求不同，在生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，例如生產(chǎn)水上養(yǎng)殖網(wǎng)箱(圖6、圖7、A-A)，依據(jù)抗風(fēng)浪等級(jí)、受力情況和浮力等要求設(shè)計(jì)制作滿足受力要求的框架(11、12)，計(jì)算與框架匹配的泡體密度，選用耐水解、高防水、抗氧化性能佳的發(fā)泡原料配方，依據(jù)外部連接或安裝需求制作滿足受力要求的預(yù)埋件(10)(15)，與其它構(gòu)件連接時(shí)根據(jù)需要在預(yù)埋件上焊接不同的連接件，如網(wǎng)箱連接時(shí)在預(yù)埋件焊接金屬圓環(huán)(13)，通過(guò)花蘭連接鎖住兩個(gè)網(wǎng)箱上金屬圓環(huán)就可以將兩個(gè)單體網(wǎng)箱對(duì)鎖拼接，再由多個(gè)網(wǎng)箱拼接組成一個(gè)大漁排，制造船體時(shí)需要安裝設(shè)備、發(fā)動(dòng)機(jī)、支架、風(fēng)帆、纜繩等時(shí)可以根據(jù)需要在各個(gè)安裝部位的預(yù)埋件
(15)上焊接螺栓、鋼環(huán)、鐵架等來(lái)達(dá)到連接、安裝需要。浮橋、浮動(dòng)碼頭、水上作業(yè)平臺(tái)、水上房屋、水上浮島、活動(dòng)板房等產(chǎn)品的連接、組裝方式原理相同，都是通過(guò)對(duì)預(yù)埋件的加工來(lái)實(shí)現(xiàn)。
所述的高強(qiáng)度硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料制備方法其特征包括以下幾個(gè)步驟
[0018](I)將異氰酸酯與組合聚醚多元醇或組合聚酯多元醇中的一種制成發(fā)泡原料。
(2)將鋼材、鋁合金、銅合金材料中的一種焊接成框架(I)。
(3)將鋼材、鋁合金、銅合金材料中的一種制作成預(yù)埋件(2)。
(4)將鋁合金、不銹鋼、銅合金材料中的一種制作保護(hù)層墊塊(8)，如果固定預(yù)埋件就能達(dá)到控制框架與模具之間的保護(hù)層厚度時(shí)可以取消保護(hù)層墊塊。
(5)將預(yù)埋件一端與框架焊接。
(6)將保護(hù)層墊塊一端與框架焊接。
(7)制作按產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)的密封式組合模具，模具留有預(yù)埋件通過(guò)的預(yù)留孔洞(3、4、5、圖5)。
(8)將焊接好預(yù)埋件和保護(hù)層墊塊的框架放入模具內(nèi)進(jìn)行安裝，預(yù)埋件另一端穿過(guò)模具預(yù)留孔洞、并延伸出模具(圖3、圖4)，用墊塊或其它工具固定住預(yù)埋件以達(dá)到控制框架與模具之間保護(hù)層厚度的目的(7)，固定后密封預(yù)留孔洞縫隙。
(9)在模具內(nèi)注入硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料發(fā)泡原料，密封鎖緊模具，框架、預(yù)埋件與硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料發(fā)泡原料在模具內(nèi)一次發(fā)泡成型。
(10)成型發(fā)泡穩(wěn)定后拆模，按產(chǎn)品連接或安裝需要對(duì)預(yù)埋件進(jìn)行加工(13)。
本發(fā)明的有益效果
[0019]與現(xiàn)有通過(guò)添加玻璃纖維、玉米芯、碳纖維絲或多種纖維、纖維布混合材料來(lái)增強(qiáng)泡體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的發(fā)明相比，本發(fā)明在硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中加入了金屬框架作為結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料，保留了防水、隔熱、抗震的性能，在抗折、抗壓、抗拉物理性能方面有了巨大的提升，比現(xiàn)有增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更加優(yōu)秀，而在框架上焊接預(yù)埋件，并通過(guò)對(duì)預(yù)埋件在泡體外露部份進(jìn)行加工處理，使預(yù)埋件與其它設(shè)備或構(gòu)件之間可以采用焊接、栓接、鎖扣等方式來(lái)達(dá)到產(chǎn)品連接目的，解決了硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料產(chǎn)品不能安裝設(shè)備和與其它構(gòu)件連接強(qiáng)度低或不能連接的問(wèn)題。本發(fā)明對(duì)泡體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和連接方式的改進(jìn)使本發(fā)明的高強(qiáng)度硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料滿足了制造水上養(yǎng)殖網(wǎng)箱、小型船舶、浮橋、浮動(dòng)碼頭、水上作業(yè)平臺(tái)、水上房屋、水上浮島、活動(dòng)板房等產(chǎn)品對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求高并需要安裝設(shè)備或連接、組裝牢固的兩個(gè)基本條件。
[0020]本發(fā)明生產(chǎn)成本低廉，用本方法制造的水上養(yǎng)殖網(wǎng)箱，其造價(jià)僅相當(dāng)于目前大量采用的木制浮筏式漁排的120%，相當(dāng)于高密度聚乙烯浮管網(wǎng)箱的50%