CN102504324B - 一种物理性发泡剂及采用该发泥泡剂制备的硬质聚氨酯泡沫塑料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种物理性发泡剂及采用该发泥泡剂制备的硬质聚氨酯泡沫塑料。所述物理性发泡剂由环戊烷和HFC-161按65～95∶5～35的重量份数比复配而成。所述硬质聚氨酯泡沫塑料，由组合聚醚、水、物理性发泡剂和聚合异氰酸酯按100∶1.0～3.0∶8～20∶108～168的重量份数比混合后经反应制备而成。本发明所述物理性发泡剂环境性能优良，采用该发光剂制备的硬质聚氨酯泡沫塑料成型密度降低，单位产品的泡沫用量减少达5％以上，产品的成本降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种物理性发泡剂及采用该发泥泡剂制备的硬质聚氨酯泡沫塑料，属有机高分子领域。
背景技术
人们越来越重视环保，意识到保护环境、建设生态地球的重要性。为此世界各国正积极倡导淘汰臭氧破坏物质(简称ODS)。在保温绝热领域，硬质聚氨酯泡沫塑料以其优异的绝热性能占有重要地位，但在成型过程中所采用的发泡剂或多或少对大气层具有破坏作用。目前国际环保组织积极支持采用臭氧消耗值(ODP)为零，全球变暖潜值(GWP)较低的物质作为聚氨酯发泡剂。在家电行业，由于环戊烷的ODP＝0和GWP接近于零，而被广泛应用；而虽然HFC-245fa和HFC-365mfc的ODP＝0，但GWP值较高，故国外发达国家已将它们列入淘汰物之中。而且，前述两种物质的成本较高，因此，它们的应用得到一定的限制。
HFC-161即氟乙烷，沸点-37.1℃，ODP为0和GWP接近于0，是一种理想的制冷剂，但它的沸点低，因此未见将其单独用作聚氨酯发泡剂的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保性能优越的物理性发泡剂及采用该发泡剂制备的硬质聚氨酯泡沫塑料。
环戊烷发泡技术是相当成熟的技术，但它的缺点也是众所周知的。如由于环戊烷沸点较高，泡沫成型后，泡内的气压较低，影响泡沫的尺寸稳定性，这样需要提高泡沫密度来保证泡沫尺寸性能，导致了泡沫单位成本的增加。
HFC-161和环戊烷一样，环保性能十分优越，属于《蒙特利尔协议》和《京都议定书》鼓励发展的产品ODS替代品，而且制备工艺简单，成本较低，易于推广。由于HFC-161常温下是气态，如果用它单独作发泡剂时制备的泡沫成沫状，泡沫成型后的强度等物理性能较差。
申请人经研究发现，将部分HFC-161溶解在环戊烷中，组合物的沸点较环戊烷的低。作它作发泡剂，不仅克服了HFC-161单独发泡的缺点，而且同时还可大幅改善了低密度条件下硬质聚氨酯泡沫的尺寸稳定性。
基于上述研究，申请人提出一种环保性能优越的物理性发泡剂，该发泡剂由环戊烷和HFC-161按65～95∶5～35的重量份数比复配而成。
上述环戊烷和HFC-161优选的重量份数比为70～90∶10～30。
本发明所述硬质聚氨酯泡沫塑料由组合聚醚、水、物理性发泡剂和聚合异氰酸酯按100∶1.0～3.0∶8～20∶108～168的重量份数比混合后经反应制备而成。
上述组合聚醚、物理性发泡剂和聚合异氰酸酯优选的重量份数比为100∶12～2.5∶10～18∶126～153。
上述组合聚醚是本领域内技术人员熟知的，通常由多元醇组分、泡沫稳定剂、催化剂、交联剂等组成，还可含有阻燃剂、颜料等。现有技术中常见的组合聚醚均可在本发明中采用。
作为组合聚醚组分之一的多元醇包括四类多元醇：第一类为活性氢化合物与环氧烷烃的开环合成反应而得到的多元醇。活性氢化合物，如乙二醇、二甘醇、丙二醇、丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、三异丙醇胺、季戊四醇、山梨醇、蔗糖、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、苯胺、甲苯二胺、二氨基二苯甲烷和多亚甲基多亚苯基多胺、一乙醇胺、一异丙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺；第二类是聚酯多元醇，它包括由二羧酸(酸酐)或多羧酸与适当比例的乙二醇和或其它多元醇缩合制得的聚酯多元醇；第三类是聚合多元醇，它包括羟基封端的聚硫醚、聚酰胺、聚酰胺酯、聚碳酸酯、聚缩醛、聚烯烃和聚硅氧烷。第四类是植物油脂类多元醇，它包括蓖麻油、棕榈油、菜籽油、大豆油、小桐子油与甘油等小分子醇反应而制备得到的多元醇。
上述多元醇均是公知的物质且均可在本发明中应用，优选平均羟基数为280～1000、羟值为300～700mgKOH/g、其羟基官能度为2～8的多元醇，更优选的羟基官能度为3～8。
作为组合聚醚组分之一的可先用现有技术中的任何一种泡沫稳定剂，优选硅碳类表面活性剂，如德国高施米特公司的B8462、B8454，国内德美化工的AK8805。
作为组合聚醚组分之一的催化剂选用常规的催化剂即可，优选二月桂酸二丁基锡之类的有机锡类、二甲基环己基胺或五甲基二乙烯三胺之类的叔胺、异氰酸酯类催化剂，如美国气体公司的PC5、PC8、PC41和TMR-2等。
作为组合聚醚组分之一的交联剂也选用常规的交联剂即可，优选三乙醇胺、三异丙醇胺和甘油之类的低分子量多元醇。
作为组合聚醚组分之一的阻燃剂没有特别的要求，优选磷酸三氯丙基酯(TCPP)之类的磷酸卤代烷基酯。
作为组合聚醚组分之一的颜料可选用碳黑等常规的颜料。
用于制备本发明所述硬质聚氨酯泡沫塑料原料之一的聚合异氰酸酯是已知物质，通常是芳香族多异氰酸酯及二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)与其低聚物的混合物，该低聚物在本领域中称之为“粗MDI”或聚合的MDI。本领域常用的聚合异氰酸酯均可在本发明中采用。常用聚合异氰酸酯商品牌号如拜耳(Bayer)公司的44V20L、陶氏化学(DOW)公司的PAPI27、万华公司的M2010、巴斯夫(BASF)公司的M20S等。
本发明所述硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法是：
先将本发明所述的物理性发泡剂、组合聚醚和水进行预混，再与聚合异氰酸酯进行混合反应；也可将物理性发泡剂、组合聚醚、水及聚合异氰酸酯多组分在发泡枪头上一步混合而成。
本发明具有以下优点：
1)HFC-161的制备工艺简单，原料成本较低，具有推广价值；
2)成型密度降低，单位产品的泡沫用量减少达5％以上，产品的成本降低；
3)所配制的物理性发泡剂环境性能优良。
4)可制备出尺寸优异的低密度硬质聚氨酯泡沫塑料。
具体实施方式
本发明用以下实施例加以说明，但不受下列实施例的限制。
组合聚醚A：蔗糖聚醚多元醇(羟值500mgKOH/g)、甘油聚醚多元醇(羟值410mgKOH/g)甲苯二胺聚醚多元醇(羟值350mgKOH/g)、三异丙醇胺聚醚多元醇(羟值250mgKOH/g)、PC-8、K-15、B8462按照40∶25∶20∶15∶2.8∶0.5∶2.2的重量比混配而成。
组合聚醚B：蔗糖聚醚多元醇(羟值480mgKOH/g)、苯酐聚酯多元醇(羟值320mgKOH/g)、乙二胺聚醚多元醇(羟值640mgKOH/g)、大豆油基多元醇(羟值303mgKOH/g)、三乙醇胺、PC-8、PC41、B8462按照55∶15∶15∶15∶3∶2.0∶0.6∶2.2的重量比混配而成。
组合聚醚C：山梨醇聚醚多元醇(羟值490mgKOH/g)、苯酐聚酯多元醇(羟值280mgKOH/g)、三乙醇胺聚醚多元醇(羟值520mgKOH/g)、聚碳酸亚丙酯多元醇(羟值120mgKOH/g)、TCPP、PC-5、PC41、B8462按照60∶12∶15∶10∶3∶0.8∶1.8∶2.5的重量比混配而成。
将上述组合聚醚计量罐中，再按比例加入由HFC-161和环戊烷复配而成的物理性发泡剂，继续混合均匀。上述组分与聚合异氰酸酯通过高压机枪头混合进行反应，制备出硬质泡沫塑料。
表1采用本发明所述发泡剂制备聚氨酯硬质泡沫塑料的性能
从上表1可知：采用环戊烷和HFC-161，制备的硬质泡沫塑料成型芯密度降低，但泡沫体具有更好的尺寸稳定性。。
Claims (4)
1.一种物理性发泡剂，其特征在于由环戊烷和HFC-161按65～95∶5～35的重量份数比复配而成。
2.如权利要求1所述的物理性发泡剂，其特征在于由环戊烷和HFC-161按70～90∶10～30的重量份数比复配而成。
3.采用权利要求1或2所述物理性发泡剂制备的硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于由组合聚醚、水、物理性发泡剂和聚合异氰酸酯按100∶1.0～3.0∶8～20∶108～168的重量份数比混合后经反应制备而成。
4.如权利要求书3所述硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于组合聚醚、水、物理性发泡剂和聚合异氰酸酯的重量份数比为100∶1.2～2.5∶10～18∶126～153。
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