CN101684171A - 用可再生原料制备单组分聚氨酯泡沫 - Google Patents

用可再生原料制备单组分聚氨酯泡沫 Download PDF

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许琼
张捷
王伟
孙坚
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Abstract

本发明提供了一种用可再生原料制备单组分聚氨酯泡沫，属于以可再生的生物质为原料制备新型高分子材料技术领域。单组分聚氨酯泡沫的原材料多元醇主要是来自石化的聚醚多元醇，由于石油资源越来越紧缺，导致石化产品的价格上升，进而影响了聚氨酯产品的发展，针对这种情况，采用可再生的植物油成分代替聚醚是本专利的最大特点之一，不仅使产品可以升级换代，而且还可以提升产品的竞争优势。

Description

用可再生原料制备单组分聚氨酯泡沫
技术领域
本发明涉及水用可再生原料制备单组分聚氨酯泡沫，尤其涉及一种以可再生的植物油成分代替制备单组分聚氨酯泡沫填缝剂时聚醚或聚酯多元醇，其较强的价格优势和优异的环保性是材料的最大特点。
背景技术
国家环境保护和节约能源政策的主要内容之一是建筑节能。在我国现有的400多亿平方米建筑中，95％以上是高能耗建筑；我国建筑的能源利用效率很低，单位建筑能耗比同等气候条件下的其他国家高出2-3倍。以建筑供暖为例，北方采暖区在执行建筑节能设计标准前，一个采暖期的平均能耗为30.1瓦/平方米，而相同气候条件下的瑞典、丹麦、芬兰等国家一个采暖期的平均能耗仅为11瓦/平方米。由于建筑能耗高，北方采暖区每年多耗标准煤1800万吨，直接经济损失达70多亿元。建筑的高能耗对国家造成了沉重的能源负担，制约了我国的可持续发展。
影响建筑物能源利用率的主要因素之一是窗户门框及其与墙体之间的密封效果。建筑节能较好的发达国家对窗户门框与墙体之间的密封主要采用单组分聚氨酯泡沫(OCF)。OCF是气雾技术和聚氨酯泡沫技术交叉结合的产物。它是一种将聚氨酯预聚物、发泡剂、催化剂等组分装填于耐压气雾罐中的特殊聚氨酯产品。当物料从气雾罐中喷出时，沫状的聚氨酯物料会迅速膨胀并与空气或接触到的基体中的水分发生固化反应形成泡沫。固化后的OCF泡沫具有填缝、粘结、密封、隔热、吸音等多种效果，是一种环保节能、使用方便的建筑材料，可适用于密封堵漏、填空补缝、固定粘结，保温隔音，尤其适用于塑钢或铝合金门窗和墙体间的密封堵漏，隔热及防水。
目前，制备OCF的原材料多元醇主要是源自石化的聚醚多元醇。由于石油资源的紧缺，导致石化产品的价格上扬，和其他聚氨酯产品一样，OCF面临着巨大的成本压力。在严峻的市场面前，企业必须不断创新，使自己的产品升级换代，以适应客户的需求。昊海化工有限公司为避开石油高价格对OCF产品的影响，开发了以可再生的植物油(蓖麻油和大豆油)为原料的OCF新产品。
经各种数据库检索得知，虽然蓖麻油已在聚氨酯中得到应用，但尚未见有用蓖麻油和大豆油制备OCF产品的文献报道。这可能与OCF利用空气中的水分固化，而植物油吸水性差，导致制备OCF的技术难度加大有关。本课题组经过对OCF原料分子进行亲水性改性后，攻克了这一难题，开发出基于植物油的OCF新产品。
基于植物油的OCF的开发，不仅可以降低OCF产品成本，增加市场竞争力，而且减少了OCF产品对石化产品的依赖，为节约石油资源做出一定的贡献。开发基于植物油的OCF产品，对促进OCF技术的发展具有重要意义。
发明内容
结合我国国情，研究、开发新的单组分聚氨酯泡沫填缝剂原材料，代替传统的对石化依赖性很大的聚醚多元醇，降低生产成本并利于环保是本发明的目的之一。
本发明的技术方案如下：
1.利用蓖麻油分子上的-OH基团与少量马来酸酐反应以及单官能度的聚乙二醇与多异氰酸酯的少量-NCO基团反应，引入亲水性基团，克服了植物油亲水性差的问题。
2.用蓖麻油代替聚醚多元醇，用大豆油代替石化产品做增塑剂，降低了OCF的生产成本，可节约石油资源。
本发明的有益效果：
本发明的重要特点之一为：采用可再生植物油代替以往的石化聚醚多元醇及增塑剂，一方面大大降低了生产成本，另一方面有利于环保的要求，是消除环境污染的“绿色”工程。
本发明的重要特点之二为：采用可再生原料制备的OCF产品在性能上具有良好的尺寸稳定性，泡沫密度好，粘接力强，具有很好的弹性。
具体实施方式
 实施方案1  实施方案2  实施方案3  实施方案4
  蓖麻油  6  5  8  13
  聚醚-210  1
  聚醚-310   2  5   2
  大豆油   2  6.2   10.3   18.4
  增塑/阻燃剂   6  4   2
  稳定剂   2  2   2   2
  催化剂   1  0.8   0.7   0.6
  异氰酸酯   60  53   48   40
  二甲醚   5  5   6   10
  液化石油气   5  7   6
  粘结强度(抗拉)≥80kpa   ≥95  ≥108   ≥89   ≥85
  收缩率(％)   3.9  3.5   2.4   2

Claims (9)

1.用可再生原料制备单组分聚氨酯泡沫，其特征在于：采用如下的原料制备的：
(a)聚酯多元醇或聚醚多元醇；
(b)胺类化合物催化剂，用量为组合聚醚质量的1～5％；
(c)蓖麻油，用量为组合聚醚质量的20～40％；
(d)大豆油，用量为组合聚醚质量的5～30％
(e)增塑/阻燃剂，用量为组合聚醚质量的2～10％；
(f)泡沫稳定剂，用量为组合聚醚质量的2～10％；泡沫稳定剂为聚环氧乙烷和环氧丙烷接枝改性硅烷；
(g)异氰酸酯，用量为组合聚醚质量的0.5～3倍；
(h)推进/发泡剂，用量为聚酯多元醇或聚醚多元醇质量的100～200％。
2.根据权利要求1所述的用可再生原料制备单组分聚氨酯泡沫，其特征在于，所说的聚酯多元醇或聚醚多元醇的官能度为2～4，分子量为400～10000，羟值为100～400mg KOH/g。
3.根据权利要求2所述的用可再生原料制备单组分聚氨酯泡沫，其特征在于，所说的聚酯多元醇或聚醚多元醇的羟值为150～250mg KOH/g。
4.根据权利要求1所述的用可再生原料制备单组分聚氨酯泡沫，其特征在于聚醚多元醇含阻燃元素。
5.根据权利要求1所述的用可再生原料制备单组分聚氨酯泡沫，其特征在于，聚酯多元醇为含芳香环结构的聚酯，其官能度为2～3。
6.根据权利要求1所述的用可再生原料制备单组分聚氨酯泡沫，其特征在于，所用的蓖麻油的官能度为2～3，羟值为150～180mg KOH/g。
7.根据权利要求1所述的用可再生原料制备单组分聚氨酯泡沫，其特征在于，所用的大豆油的酸值为0.1～2mg KOH/g，水分含量为0.03％～0.2％。
8.根据权利要求1所述的用可再生原料制备单组分聚氨酯泡沫，其特征在于，催化剂选自五甲基二乙基三胺、二甲基环己胺、N-甲基吗琳、二甲基乙醇胺或二吗啡琳二乙基醚中的一种。
9.根据权利要求1所述的用可再生原料制备单组分聚氨酯泡沫，其特征在于，增塑/阻燃剂为磷酸三氯异丙酯或氯化石蜡。
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