CN101503502B - 一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法,所述的泡沫塑料包括多元醇组合料、多苯基多亚甲基多异氰酸酯,所述的多元醇组合料与多苯基多亚甲基多异氰酸酯的重量比为1∶1.3~1.4;所述的多元醇组合料包括以下组分及含量(重量):蓖麻油及蓖麻油衍生物41~55%,聚醚多元醇40~50%,甘油0~8.5%,发泡剂3~4%,泡沫稳定剂0.5~1.7%,其它助剂0~0.2%。与现有技术相比,本发明的热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料以蓖麻油及其衍生物为主要成分,克服多元醇组合料对石油制品的依赖性,成本低,同时具有尺寸稳定、机械强度较高、耐冷热交变和高开孔率等优点,属环保型易降解材料,可广泛应用。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯泡沫塑料,尤其是涉及一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法。
背景技术
热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯泡沫塑料的特殊品种,其有别于一般的硬质泡沫塑料,在固化成型后仍可在一定温度下发生塑性形变,当温度降低时该形变可以保留,升至其热变形温度以上形变恢复,因此该材料又被称为“热行为记忆材料”。热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料现已广泛应用于汽车内饰顶棚的制造,由其制作的顶棚具有质轻、隔热、吸音和环保等优越性能。
用于制备热塑性聚氨酯硬泡的原料包括两部分:一部分是多苯基多亚甲基多异氰酸酯(聚MDI,亦称PAPI),另一部分是多元醇组合料,该组合料包括多种多元醇及助剂。
目前,德国拜尔公司、国内江苏化学所、上海巨安科技有限公司的多元醇组合料均采用聚醚或聚酯多元醇为原料,其来源于石油,由于近年来石油价格急剧上升以及环境保护要求的日益提高,因此急需开发天然材料以替代石油制品。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种机械强度高、环保、成本较低的热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料,其特征在于,该泡沫塑料包括多元醇组合料、多苯基多亚甲基多异氰酸酯,所述的多元醇组合料与多苯基多亚甲基多异氰酸酯的重量比为1∶1.3~1.4;所述的多元醇组合料包括以下组分及含量(重量):
蓖麻油及蓖麻油衍生物 41~55%,
聚醚多元醇 40~50%,
甘油 0~8.5%,
发泡剂 3~4%,
泡沫稳定剂 0.5~1.7%,
其它助剂 0~0.2%。
所述的多苯基多亚甲基多异氰酸酯包括拜尔公司的44V20L、日本聚氨酯公司的MR100或三井公司的M200。
所述的蓖麻油包括精蓖麻油或粗蓖麻油;所述的蓖麻油衍生物包括蓖麻油与二甘醇、三甘醇、甘油、三羟甲基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺、季戊四醇或其它多元醇的醇解产物中的一种或几种。
所述的聚醚多元醇包括软泡、半硬泡或硬泡聚醚多元醇,所述的聚醚多元醇的官能度为2~8。
所述的发泡剂包括水或一氟二氯乙烷(F141b);所述的泡沫稳定剂包括水溶性硅油;所述的其它助剂包括催化剂,该催化剂包括有机胺或有机锡。
一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)按如下组分及含量(重量)备料:
蓖麻油及蓖麻油衍生物 41~55%,
聚醚多元醇 40~50%,
甘油 0~8.5%,
发泡剂 3~4%,
泡沫稳定剂 0.5~1.7%,
其它助剂 0~0.2%
将上述组分混合,得到多元醇组合料,备用;
(2)按照重量比为1∶1.3~1.4将多元醇组合料与多苯基多亚甲基多异氰酸酯混合,高速搅拌,搅拌转速为1000~1500转/分,搅拌时间为10~40秒,浇注发泡,发泡箱温度为23~26℃,物料发泡温度为22~25℃,乳白50~60秒,纤维化3~5分钟,上升时间4~6分钟,在≥15℃条件下熟化60~84小时,得到热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料。
所述的蓖麻油包括精蓖麻油或粗蓖麻油;所述的蓖麻油衍生物包括蓖麻油与二甘醇、三甘醇、甘油、三羟甲基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺、季戊四醇或其它多元醇的醇解产物中的一种或几种。
所述的聚醚多元醇包括软泡、半硬泡或硬泡聚醚多元醇,所述的聚醚多元醇的官能度为2~8。
所述的发泡剂包括水或一氟二氯乙烷(F141b);所述的泡沫稳定剂包括水溶性硅油;所述的其它助剂包括催化剂,该催化剂包括有机胺或有机锡。
所述的多苯基多亚甲基多异氰酸酯包括拜尔公司的44V20L、日本聚氨酯公司的MR100或三井公司的M200。
与现有技术相比,本发明的热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料以天然植物油——蓖麻油及其衍生物为主要成分,克服多元醇组合料对石油制品的依赖性,环保、成本低,同时具有尺寸稳定、机械强度较高、耐冷热交变和高开孔率等优点,属环保型易降解材料,可广泛应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
下列实施例中:
蓖麻油为山西太原油脂化学公司产品,
甘油为上海油脂厂产品,
三乙醇胺为抚顺佳化石化公司产品,
聚醚多元醇为上海高桥石化公司产品,牌号:GEP-560S(官能度为3)、GR-403(官能度为4)、GR-835G(官能度为8)、GSE-2028(官能度为2),
发泡剂F141b为杭州福斯特公司产品,
泡沫稳定剂水溶性硅油为上海三花泡沫塑料公司产品,
催化剂有机胺为美国气体-化学公司产品,
聚MDI选自拜尔公司的44V20L、日本聚氨酯公司的MR100或三井公司的M200。
实施例1
一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)蓖麻油三乙醇胺醇解物的制备:
称取三乙醇胺与蓖麻油,二者摩尔比为2∶1,倒入三颈瓶中,加入三乙醇胺重量0.8%的PbO为催化剂,通氮气,开搅拌,同时升温至140-150℃反应1小时,得蓖麻油三乙醇胺醇解物;
(2)蓖麻油甘油醇解物的制备:
称取甘油与蓖麻油,二者摩尔比为2∶1,倒入三颈瓶中,加入甘油重量0.8%的PbO为催化剂,通氮气,开搅拌,同时升温至220℃反应1小时,得蓖麻油甘油醇解物;
(3)按如下备料:
蓖麻油三乙醇胺醇解物 23Kg
蓖麻油甘油醇解物 22Kg
甘油 9Kg
聚醚多元醇GEP-560S 46Kg
发泡剂 3.8Kg
泡沫稳定剂水溶性硅油 1.8Kg
催化剂有机胺 0.2Kg
将上述组分混合,得到多元醇组合料,备用;
(4)按照重量比为1∶1.3将上述多元醇组合料与聚MDI(拜尔公司的44V20L)混合,高速搅拌,搅拌转速为1200转/分,搅拌时间为30秒,浇注发泡,发泡箱温度为24~25℃,物料发泡温度为23~24℃,乳白50~60秒,纤维化4分钟,上升时间约5分钟,在≥15℃条件下熟化72小时,得到热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料。
上述得到的热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料的性能测试结果如下:
表观密度Kg/m3 | 33±3 |
抗压强度KPa | 100 |
断裂伸长率% | 11 |
140℃尺寸稳定性 | ±1% |
-60℃-110℃冷热交变试验(50%hr) | 合格 |
实施例2
一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)蓖麻油三乙醇胺醇解物的制备:
蓖麻油三乙醇胺醇解物的制备方法与实施例1相同;
(2)蓖麻油甘油醇解物的制备:
蓖麻油甘油醇解物的制备方法与实施例1相同;
(3)按如下备料:
蓖麻油三乙醇胺醇解物 18Kg
蓖麻油甘油醇解物 18Kg
蓖麻油 9Kg
甘油 6Kg
聚醚多元醇GEP-560S 47Kg
聚醚多元醇GR-403 5Kg
发泡剂 3.8Kg
泡沫稳定剂水溶性硅油 1Kg
将上述组分混合,得到多元醇组合料,备用;
(4)按照重量比为1∶1.4将上述多元醇组合料与聚MDI(拜尔公司的44V20L)混合,高速搅拌,搅拌转速为1200转/分,搅拌时间为30秒,浇注发泡,发泡箱温度为24~25℃,物料发泡温度为23~24℃,乳白50~60秒,纤维化4分钟,上升时间约5分钟,在≥15℃条件下熟化72小时,得到热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料。
上述得到的热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料的性能测试结果如下:
表观密度Kg/m3 | 33±3 |
抗压强度KPa | 90 |
断裂伸长率% | 13 |
140℃尺寸稳定性 | ±1% |
-60℃-110℃冷热交变试验(50%hr) | 合格 |
实施例3
一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)蓖麻油二乙醇胺醇解物的制备:
称取二乙醇胺与蓖麻油,二者摩尔比为2∶1,倒入三颈瓶中,加入二乙醇胺重量0.8%的PbO为催化剂,通氮气,开搅拌,同时升温至140-150℃反应1小时,得蓖麻油二乙醇胺醇解物;
(2)蓖麻油甘油醇解物的制备:
蓖麻油甘油醇解物的制备方法与实施例1相同;
(3)按如下备料:
蓖麻油二乙醇胺醇解物 20Kg
蓖麻油甘油醇解物 21Kg
甘油 4Kg
聚醚多元醇GR-835G 25Kg
聚醚多元醇GSE-2028 25Kg
发泡剂水 4Kg
泡沫稳定剂水溶性硅油 0.9Kg
催化剂有机锡 0.1Kg
将上述组分混合,得到多元醇组合料,备用;
(4)按照重量比为1∶1.35将上述多元醇组合料与聚MDI(日本聚氨酯公司的MR100)混合,高速搅拌,搅拌转速为1000转/分,搅拌时间为10秒,浇注发泡,发泡箱温度为23~24℃,物料发泡温度为22~23℃,乳白50秒,纤维化3分钟,上升时间约4分钟,在≥15℃条件下熟化60小时,得到热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料。
实施例4
一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)蓖麻油二甘醇醇解物的制备:
称取二甘醇与蓖麻油,二者摩尔比为2∶1,倒入三颈瓶中,加入二甘醇重量0.8%的PbO为催化剂,通氮气,开搅拌,同时升温至220℃反应1小时,得蓖麻油二甘醇醇解物;
(2)蓖麻油甘油醇解物的制备:
蓖麻油甘油醇解物的制备方法与实施例1相同;
(3)按如下备料:
蓖麻油二甘醇醇解物 27Kg
蓖麻油甘油醇解物 28Kg
聚醚多元醇GR-835G 20Kg
聚醚多元醇GEP-560S 20Kg
发泡剂水 3.8Kg
泡沫稳定剂水溶性硅油 1.0Kg
催化剂有机锡 0.2Kg
将上述组分混合,得到多元醇组合料,备用;
(4)按照重量比为1∶1.35将上述多元醇组合料与聚MDI(三井公司的M200)混合,高速搅拌,搅拌转速为1500转/分,搅拌时间为40秒,浇注发泡,发泡箱温度为25~26℃,物料发泡温度为24~25℃,乳白60秒,纤维化5分钟,上升时间约6分钟,在≥15℃条件下熟化84小时,得到热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料。
实施例5
一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)蓖麻油三乙醇胺醇解物的制备:
蓖麻油三乙醇胺醇解物的制备方法与实施例1相同;
(2)蓖麻油甘油醇解物的制备:
蓖麻油甘油醇解物的制备方法与实施例1相同;
(3)按如下备料:
蓖麻油三乙醇胺醇解物 24Kg
蓖麻油甘油醇解物 24.4Kg
聚醚多元醇GR-835G 20Kg
聚醚多元醇GEP-560S 25.6Kg
聚醚多元醇GR-403 2.4Kg
发泡剂水 3Kg
泡沫稳定剂水溶性硅油 0.5Kg
催化剂有机锡 0.1Kg
将上述组分混合,得到多元醇组合料,备用;
(4)按照重量比为1∶1.35将上述多元醇组合料与聚MDI(拜尔公司的44V20L)混合,高速搅拌,搅拌转速为1200转/分,搅拌时间为30秒,浇注发泡,发泡箱温度为24~25℃,物料发泡温度为23~24℃,乳白50~60秒,纤维化4分钟,上升时间约5分钟,在≥15℃条件下熟化72小时,得到热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料。
Claims (8)
1.一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料,其特征在于,该泡沫塑料包括多元醇组合料、多苯基多亚甲基多异氰酸酯,所述的多元醇组合料与多苯基多亚甲基多异氰酸酯的重量比为1∶1.3~1.4;所述的多元醇组合料包括以下组分及重量百分含量:
蓖麻油及蓖麻油衍生物 41~55%,
聚醚多元醇 40~50%,
甘油 0~8.5%,
发泡剂 3~4%,
泡沫稳定剂 0.5~1.7%,
其它助剂 0~0.2%;
所述的蓖麻油包括精蓖麻油或粗蓖麻油;所述的蓖麻油衍生物包括蓖麻油与二甘醇、三甘醇、甘油、三羟甲基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺、季戊四醇或其它多元醇的醇解产物中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料,其特征在于,所述的多苯基多亚甲基多异氰酸酯包括拜尔公司的44V20L、日本聚氨酯公司的MR100或三井公司的M200。
3.根据权利要求1所述的一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料,其特征在于,所述的聚醚多元醇包括软泡、半硬泡或硬泡聚醚多元醇,所述的聚醚多元醇的官能度为2~8。
4.根据权利要求1所述的一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料,其特征在于,所述的发泡剂包括水或一氟二氯乙烷(F141b);所述的泡沫稳定剂包括水溶性硅油;所述的其它助剂包括催化剂,该催化剂包括有机胺或有机锡。
5.一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)按如下组分及重量百分含量备料:
蓖麻油及蓖麻油衍生物 41~55%,
聚醚多元醇 40~50%,
甘油 0~8.5%,
发泡剂 3~4%,
泡沫稳定剂 0.5~1.7%,
其它助剂 0~0.2%
将上述组分混合,得到多元醇组合料,备用;
(2)按照重量比为1∶1.3~1.4将多元醇组合料与多苯基多亚甲基多异氰酸酯混合,高速搅拌,搅拌转速为1000~1500转/分,搅拌时间为10~40秒,浇注发泡,发泡箱温度为23~26℃,物料发泡温度为22~25℃,乳白50~60秒,纤维化3~5分钟,上升时间4~6分钟,在≥15℃条件下熟化60~84小时,得到热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料;
所述的蓖麻油包括精蓖麻油或粗蓖麻油;所述的蓖麻油衍生物包括蓖麻油与二甘醇、三甘醇、甘油、三羟甲基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺、季戊四醇或其它多元醇的醇解产物的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于,所述的聚醚多元醇包括软泡、半硬泡或硬泡聚醚多元醇,所述的聚醚多元醇的官能度为2~8。
7.根据权利要求5所述的一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于,所述的发泡剂包括水或一氟二氯乙烷(F141b);所述的泡沫稳定剂包括水溶性硅油;所述的其它助剂包括催化剂,该催化剂包括有机胺或有机锡。
8.根据权利要求5所述的一种热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于,所述的多苯基多亚甲基多异氰酸酯包括拜尔公司的44V20L、日本聚氨酯公司的MR100或三井公司的M200。
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |