CN101100501A - 高强超低温节能聚氨酯材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是高强超低温节能聚氨酯材料，其特征是它的制备工艺方法分(1)制备多羟基多元醇化合物，(2)制备单体聚异氰脲酸酯，(3)制成高强超低温节能聚氨酯材料。优点：高强超低温节能聚氨酯新材料是一种新型阻热保冷材料，该材料采用重型钢模工厂浇铸和现场浇铸成型，在超低温状态下(-196℃)其物理性能远优于传统的木质和泡沫玻璃制品，轻质高强、防潮防腐、节能环保且使用寿命更长。产品密度达到320kg/m3以上，常温下导热导数低于0.05w/MK，抗压强度大于9.0MPa，经液氮浸泡(-196℃)48小时后，强度增加25％，尺寸变化小于±2％。不但解决冷脆问题，而且能满足深冷情况下对强度的要求。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种用作液化天然气(LNG)项目及百万吨级的乙烯工程中低温、超低温液体管道输送及管道支撑装置的高强超低温节能聚氨酯材料，属于化工材料技术领域。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展，对清洁能源及石化产品的需求也与日俱增，根据规划，在未来5-10年内，我国将大力发展液化天然气(LNG)项目及百万吨级的乙烯工程，这些工程中涉及大量的低温、超低温液体的管道输送，对超低温管道保冷材料及管道支撑装置的需求也是巨大的。在以往的工程中，对超低温管道的保冷及管道的支撑主要采用木质保温块或泡沫玻璃制品。由于木质保温块不仅需耗费大量的森林资源，而且木质保温块导热导数高、热损失大、易虫蛀，从环保节能角度讲属淘汰产品；近年来，我国泡沫玻璃工业快速发展，泡沫玻璃制品也被运用到超低温管道的保冷上，但由于生产泡沫玻璃能耗高，“三废”排放量大，且无法回收再利用也不宜大量推广使用。目前，国内已将聚氨酯材料用于管道保温，但国内现有产品耐温徘徊在-80℃～-110℃，尚无-160℃～-196℃运用的报道。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的缺陷，提出一种新型的既节能又环保并能替代传统的木质保温块和泡沫玻璃制品的高强超低温节能聚氨酯新材料。其密度达到320Kg/m3以上，常温下导热导数低于0.05w/m·k，抗压强度高于9.0Mpa，经液氮在(-196℃)浸泡48小时后，强度增加25％，不但解决冷脆问题，而且能满足深冷情况下对强度的要求。
本发明的技术解决方案：高强超低温节能聚氨酯材料，其特征是它的制备工艺方法分：
(1)制备多羟基多元醇化合物，取聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚碳多元醇为三组多元醇，三组多元醇的重量配比为，聚醚多元醇∶聚酯多元醇∶聚醚碳＝50∶40∶10；三组多元醇混合搅拌40分钟后加入化学助剂作第二次搅拌，搅拌50分钟制成多羟基多元醇化合物；
(2)制备单体聚异氰脲酸酯，取标准分量异氰酸酯置入温控真空下的反应釜里搅拌、100℃充氮抽湿，搅拌45分钟，然后按重量配比加入脲二酮、二苯甲烷，三组化学成分的重量配比为，异氰酸酯∶脲二酮∶二苯甲烷＝100∶5.8∶2.3；混合搅拌65分钟，经三组化学成分反应生成单体聚异氰脲酸酯；
(3)制成高强超低温节能聚氨酯新材料，将多羟基多元醇化合物与单体聚异氰脲酸酯温控在28℃-35℃，按1∶1.65的重量比经4000转/s混合搅拌注入模具设计压力320MPa，模具温度为52℃±5℃的重型钢模中反应熟化成型，反应过程中催化剂的触媒作用使多羟基多元醇化合物的分子链与单体聚异氰脲酸酯的脲键发生化学裂变，约30秒的催化过程生成凝胶前液体的聚异氰酸酯聚合物，经凝胶剂(用乙二醇，它占聚异氰酸酯聚合物总重量的8-10％)的交链作用再生成固体的聚异氰酸酯；再经过10-20分钟固化过程熟化成型。
同样的反应原理，现场浇注的自由泡沫密度的低密度节能材料不需要模具成形，主要用于建筑物墙面、屋顶及管道的保温隔热。
本发明的优点：高强超低温节能聚氨酯新材料是一种新型阻热保冷材料，该材料采用重型钢模工厂浇铸和现场浇铸成型，在超低温状态下(-196℃)其物理性能远优于传统的木质和泡沫玻璃制品，轻质高强、防潮防腐、节能环保且使用寿命更长。产品密度达到320Kg/m3以上，常温下导热导数低于0.05w/M·K，抗压强度大于9.0Mpa，经液氮浸泡(-196℃)48小时后，强度增加25％，尺寸变化小于±2％。不但解决冷脆问题，而能满足深冷情况下对强度的要求。
具体实施方式
实施例1
高强超低温节能聚氨酯材料，其特征是它的制备工艺方法分：
(1)制备多羟基多元醇化合物。取聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚碳多元醇为三组多元醇，三组多元醇的重量配比为，聚醚多元醇∶聚酯多元醇∶聚醚碳＝50∶40∶10；三组多元醇混合搅拌40分钟后加入化学助剂作第二次搅拌，搅拌50分钟制成多羟基多元醇化合物；
化学助剂占三组多元醇的重量比为：三组胺催化剂3.0％(其中第一组型号为A-33(美国空气化工产品)胺催化剂占0.8％，第二组型号为A-1(美国空气化工产品)胺催化剂占0.2％，第三组二乙醇胺(金陵石化产品)胺催化剂占2.0％)，一组交联剂(二乙醇胺)1.8％，一组匀泡稳定剂(DC-193德国高斯米德产品)1.2％，一组阻燃剂10％。
(2)制备单体聚异氰脲酸酯。取标准分量异氰酸酯置入温控真空下的反应釜里搅拌、100℃充氮抽湿，搅拌45分钟，然后按重量配比加入脲二酮、二苯甲烷，它们的重量配比为，异氰酸酯∶脲二酮∶二苯甲烷＝100∶5.8∶2.3；混合搅拌65分钟，反应生成单体聚异氰脲酸酯；
(3)制成高强超低温节能聚氨酯新材料。将多羟基多元醇化合物与单体聚异氰脲酸酯温控在28℃，按1∶1.65的重量比经4000转/s混合搅拌注入模具设计压力320MPa，模具温度为52℃±5℃的重型钢模中反应熟化成型。反应过程中在上述催化剂的触媒作用使多羟基多元醇化合物的分子链与单体聚异氰脲酸酯的脲键发生化学裂变，约30秒的催化过程生成凝胶前液体的聚异氰酸酯聚合物，经凝胶剂(用乙二醇，它占聚异氰酸酯聚合物总重量的8％)的交链作用再生成固体的聚异氰酸酯；再经过10分钟固化过程熟化成型制成高强超低温节能聚氨酯新材料。
实施例2
高强超低温节能聚氨酯材料，其特征是它的制备工艺方法分：
(1)制备多羟基多元醇化合物。取聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚碳多元醇为三组多元醇，三组多元醇的重量配比为，聚醚多元醇∶聚酯多元醇∶聚醚碳＝50∶40∶10；三组多元醇混合搅拌40分钟后加入化学助剂作第二次搅拌，搅拌50分钟制成多羟基多元醇化合物；
化学助剂占三组多元醇的重量比为：三组胺催化剂3.4％(其中第一组型号为A-33(美国空气化工产品)的胺催化剂1.0％，第二组型号为A-1(美国空气化工产品)的胺催化剂0.25％，第三组二乙醇胺(金陵石化产品)2.15％)，一组交联剂(二乙醇胺)1.9％，一组匀泡稳定剂(DC-193德国高斯米德产品)1.4％，一组阻燃剂10％。
(2)制备单体聚异氰脲酸酯。取标准分量异氰酸酯置入温控真空下的反应釜里搅拌、100℃充氮抽湿，搅拌45分钟，然后按重量配比加入脲二酮、二苯甲烷，它们的重量配比为，异氰酸酯∶脲二酮∶二苯甲烷＝100∶5.8∶2.3；混合搅拌65分钟，反应生成单体聚异氰脲酸酯；
(3)制成高强超低温节能聚氨酯新材料。将多羟基多元醇化合物与单体聚异氰脲酸酯温控在32℃，按1∶1.65的重量比经4000转/s混合搅拌注入模具设计压力320MPa，模具温度为52℃±5℃的重型钢模中反应熟化成型。反应过程中在上述催化剂的触媒作用使多羟基多元醇化合物的分子链与单体聚异氰脲酸酯的脲键发生化学裂变，约30秒的催化过程生成凝胶前液体的聚异氰酸酯聚合物，经凝胶剂(用乙二醇，它占聚异氰酸酯聚合物总重量的9％)的交链作用再生成固体的聚异氰酸酯；再经过15分钟固化过程熟化成型制成高强超低温节能聚氨酯新材料。
实施例3
高强超低温节能聚氨酯材料，其特征是它的制备工艺方法分：
(1)制备多羟基多元醇化合物。取聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚碳多元醇为三组多元醇，三组多元醇的重量配比为，聚醚多元醇∶聚酯多元醇∶聚醚碳＝50∶40∶10；三组多元醇混合搅拌40分钟后加入化学助剂作第二次搅拌，搅拌50分钟制成多羟基多元醇化合物；
化学助剂占三组多元醇的重量比为：三组胺催化剂3.8％(其中第一组型号为A-33(美国空气化工产品)胺催化剂1.2％，第一组型号为A-1(美国空气化工产品)胺催化剂0.3％(美国空气化工产品)，第三组二乙醇胺(金陵石化产品)2.3％)，一组交联剂(二乙醇胺)2.0％，一组匀泡稳定剂(DC-193德国高斯米德产品)1.6％，一组阻燃剂10％。
(2)制备单体聚异氰脲酸酯。取标准分量异氰酸酯置入温控真空下的反应釜里搅拌、100℃充氮抽湿，搅拌45分钟，然后按重量配比加入脲二酮、二苯甲烷，它们的重量配比为，异氰酸酯∶脲二酮∶二苯甲烷＝100∶5.8∶2.3；混合搅拌65分钟，反应生成单体聚异氰脲酸酯；
(3)制成高强超低温节能聚氨酯新材料。将多羟基多元醇化合物与单体聚异氰脲酸酯温控35℃，按1∶1.65的重量比经4000转/s混合搅拌注入模具设计压力320MPa，模具温度为52℃±5℃的重型钢模中反应熟化成型。反应过程中在上述催化剂的触媒作用使多羟基多元醇化合物的分子链与单体聚异氰脲酸酯的脲键发生化学裂变，约30秒的催化过程生成凝胶前液体的聚异氰酸酯聚合物，经凝胶剂(用乙二醇，它占聚异氰酸酯聚合物总重量的10％)的交链作用再生成固体的聚异氰酸酯；再经过20分钟固化过程熟化成型，制成高强超低温节能聚氨酯新材料。
在重型钢模中浇铸成型的高密度聚氨酯硬泡制成的冷绝缘管道支架已经成为管道绝缘系统的一部分，在管夹的锁固和管座的支撑下，使得整个冷绝缘管道支架系统更加坚固，加之超低温状态下增大的强度性能使其系统更能承受不同载荷的负载要求，满足各种深冷系统的保冷条件。
其单层与多层的管道保冷系统在轴向和径向有阶梯状节点(俗称公母口)，解决了管线相邻冷绝缘材料互锁连接问题并防止了潮气直接侵入绝缘层表面；所有冷绝缘管道支架暴露的表面有一层低温防潮防火的人造橡胶蒸汽屏障胶粘剂，防止潮气浸入。
同时，将一种铝/聚酯薄片缚在管道绝缘体的最外层，加上一层金属包皮紧锁住覆盖的铝/聚酯薄片，构成了整套的深冷管道冷绝缘保护系统。
Claims (3)
1、高强超低温节能聚氨酯材料，其特征是它的制备工艺方法分：
(1)制备多羟基多元醇化合物，取聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚碳多元醇为三组多元醇，三组多元醇的重量配比为，聚醚多元醇∶聚酯多元醇∶聚醚碳＝50∶40∶10；三组多元醇混合搅拌40分钟后加入化学助剂作第二次搅拌，搅拌50分钟制成多羟基多元醇化合物；
(2)制备单体聚异氰脲酸酯，取标准分量异氰酸酯置入温控真空下的反应釜里搅拌、100℃充氮抽湿，搅拌45分钟，然后按重量配比加入脲二酮、二苯甲烷，三组化学成分的重量配比为，异氰酸酯∶脲二酮∶二苯甲烷＝1 00∶5.8∶2.3；混合搅拌65分钟，经三组化学成分反应生成单体聚异氰脲酸酯；
(3)制成高强超低温节能聚氨酯新材料，将多羟基多元醇化合物与单体聚异氰脲酸酯温控在28℃-35℃，按1∶1.65的重量比经4000转/s混合搅拌注入模具设计压力320MPa，模具温度为52℃±5℃的重型钢模中反应熟化成型，反应过程中催化剂的触媒作用使多羟基多元醇化合物的分子链与单体聚异氰脲酸酯的脲键发生化学裂变，约30秒的催化过程生成凝胶前液体的聚异氰酸酯聚合物，经占聚异氰酸酯聚合物总重量8-10％凝胶剂的交链作用再生成固体的聚异氰酸酯；经10-20分钟固化过程熟化成型。
2、根据权利要求1所述的高强超低温节能聚氨酯材料，其特征是化学助剂占三组多元醇的重量比为：三组胺催化剂3.0-3.8％，一组交联剂1.8-2.0％，一组匀泡稳定剂1.2-1.6％，一组阻燃剂10％。
3、根据权利要求2所述的高强超低温节能聚氨酯材料，其特征是三组胺催化剂中第一组占0.8-1.2％，第二组占0.2-0.3％，第三组占2.0-2.3％。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN102307922B (zh) * | 2008-12-10 | 2013-07-03 | 巴斯夫欧洲公司 | 低温机械性能改善的水发泡硬质泡沫塑料 |
| CN110234674A (zh) * | 2017-01-25 | 2019-09-13 | 巴斯夫欧洲公司 | 冷柔聚氨酯制剂 |
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