CN102532452A

CN102532452A - 全水型组合聚醚及其使用方法

Info

Publication number: CN102532452A
Application number: CN2011104259204A
Authority: CN
Inventors: 李心强; 倪军; 信延垒; 许凤华; 刘延良
Original assignee: SHANGHAI DONGDA POLYURETHANE CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI DONGDA POLYURETHANE CO Ltd
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2031-12-19
Also published as: CN102532452B

Abstract

本发明化学合成领域，具体涉及一种全水型组合聚醚及其使用方法，其特征在于按照质量百分数计，由以下原料经0.5-1小时混合而成：多元醇组合物65.4％-88.7％、水2.5％-3.3％、催化剂4.6％-6.1％、表面活性剂1.3％-2％和其他化合物0-26.2％。本发明的优点在于：(1)本发明的全水型喷涂聚氨酯硬泡材料由水和异氰酸酯反应产生的CO₂为发泡剂，CO₂的ODP值为零，GWP值为1，TEWI值为零，完全符合替代HCFC-141B的环保要求；(2)本发明的全水型喷涂聚氨酯硬泡材料具有优异的尺寸稳定性、导热系数和阻燃性能；(3)用于生产该聚氨酯泡沫的全水型组合聚醚粘度低，较之现有技术更符合实际应用。

Description

全水型组合聚醚及其使用方法

技术领域

本发明化学合成领域，具体涉及一种全水型组合聚醚及其使用方法。

背景技术

随着人们对环境保护意识的增强，消耗臭氧层的物质被逐步淘汰，在聚氨酯硬质泡沫领域，发泡剂CFC-11由于对臭氧层有很大的破坏作用，因此已经被替代；而替代品HCFC-141B对臭氧层也有一定破坏作用。因此，所有参加蒙特利尔公约的国家将按照计划淘汰HCFC-141B的使用，在欧洲、美国、日本等发到国家，已停止使用HCFC-141B。中国作为参与蒙特利尔公约的国家，也面临着HCFC-141B的替代工作，尤其是在硬泡产品出口到发达国家时，可能会遇到这样的问题。

与HCFC-141B及环戊烷等物理发泡剂不同，水属于化学发泡剂，在发泡过程中与异氰酸酯反应生成脲，同时放出CO₂，放出的CO₂残留在泡孔中起到发泡的作用，故在制备聚氨酯泡沫过程中可通过改变水的用量来控制放出的CO₂量，而获得不同密度的聚氨酯泡沫体。由于CO₂不燃、无毒，臭氧消耗潜值(ODP)值为零，地球变暖的综合因子(TEWI值)为零且整个发泡工艺操作简单，对工厂现有设备无需改造，是氟氯烃化合物的理想替代物。

全水泡沫有以下缺点：1、CO₂热导率较高，泡沫绝热性能不好。2、全水发泡体系粘度太大，流动性能不好，还易导致混合不匀。3、CO₂扩散速度太快，泡沫尺寸稳定性不好。而建筑物上应用的硬质聚氨酯泡沫塑料主要作为屋顶平面或坡面的防水、保温层，工业建筑结构的墙壁，冷藏建筑的隔热墙。密度在30～55kg/m³范围。目前，在国内的建筑保温行业还在采用HCFC-141B为发泡剂的聚氨酯泡沫作为保温材料，由于HCFC也有一定的臭氧降低潜力，HCFC也不是最好的发泡剂，其被替代也是必然的。全水发泡可以认作是HCFC替代的最佳方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种全水型组合聚醚及其使用方法，提供一种低粘度全水型组合聚醚，进一步制得尺寸稳定、抗压强度、导热系数各方面优异，可满足建筑保温(密度范围35-55kg/m³)应用的全水型喷涂聚氨酯硬泡材料。

本发明所述的一种全水型组合聚醚，按照质量百分数计，由以下原料经0.5-1小时混合而成：多元醇组合物65.4％-67.3％、水2.49％-3.15％、催化剂3.9％-4.71％、表面活性剂1.3％-2.05％和阻燃剂23.5％-26.22％。

所述的多元醇组合物按照质量百分数计，优选由以下组份组成：适用于硬质聚氨酯塑料泡沫的苯酐聚酯多元醇中的一种或多种，占30％-50％；由蔗糖、山梨醇或乙二胺中的一种或多种为起始剂加成聚合而成的普通聚醚多元醇20％-40％；线性聚醚多元醇10％-20％；以聚醚多元醇为主链，末端羟基以氨基取代的醚胺10％-20％。

所述的水优选为去离子水。

所述的催化剂优选为胺类催化剂或有机金属催化剂，其中，较佳的为叔胺类催化剂，更佳的为N，N，N’，N”，N”-五甲基二亚乙基三胺、N，N-二甲基环己胺或1，3，5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪中的一种或多种。

所述的表面活性剂优选为硅酮类泡沫稳定剂，优选用L-6900(生产厂家为美国迈图高新材料公司)或B8525(生产厂家为赢创德固赛(中国)有限责任公司)。

所述的阻燃剂优选为卤素取代的磷酸酯，可以选自磷酸三(2-氯丙基)酯、磷酸三(β-氯乙基)酯、甲基膦酸二甲酯或乙基磷酸二乙酯。

本发明所述的全水型组合聚醚的使用方法，通过高压喷涂机将全水型组合聚醚与异氰酸酯按照质量比1∶1.0-1∶1.05混合均匀后得到全水型喷涂聚氨酯硬泡材料，然后将其直接喷涂至基层表面，喷涂厚度为0.5-2cm/层，优选为1cm/层。

所述的异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯。

所述的全水型组合聚醚与异氰酸酯混合的质量比优选为1∶1.0。

本发明的优点在于：(1)本发明的全水型喷涂聚氨酯硬泡材料由水和异氰酸酯反应产生的CO₂为发泡剂，CO₂的ODP值为零，GWP值为1，TEWI值为零，完全符合替代HCFC-141B的环保要求；(2)本发明的全水型喷涂聚氨酯硬泡材料具有优异的尺寸稳定性、导热系数和阻燃性能；(3)用于生产该聚氨酯泡沫的全水型组合聚醚粘度低(300-400mPa·s 25℃)，较之现有技术(≥800mPa·s 25℃)更符合实际应用。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例中所用到的原料来源如下：

PS-2412为苯酐聚酯多元醇，酸值1.9-2.5mgKOH/g，羟值230-250mgKOH/g，水分≤0.15％，粘度2000-4500cps(25℃)。购于南京金陵斯泰潘化学有限公司。

NJ-8307为硬泡用的蔗糖聚醚多元醇，官能度4-4.5，羟值350±20mgKOH/g，粘度3000±1000mPa·s(25℃)，水份≤0.10％。购于句容宁武化工有限公司。

DL-400为常用的线性聚醚多元醇，羟值270-290mgKOH/g，粘度60-80mPa·s(25℃)，水份≤0.05％。购于山东蓝星东大有限责任公司。

D-400为聚醚胺，无色至淡黄色液体，平均分子量430g/mol，粘度22cSt(25℃)，胺值4.10-4.70meq/g。购于亨斯曼聚氨酯(中国)有限公司。

B8525为硬泡常用的硅酮类泡沫稳定剂，购于赢创德固赛(中国)有限责任公司。

BX405为反应型胺类催化剂，购于气体化工产品(中国)投资有限公司。

PC41(1，3，5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪)购于气体化工产品(中国)投资有限公司。

TCPP为磷酸(2-氯丙基)酯，购于江苏雅克化工有限公司。

异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯，牌号PM-200，购于烟台万华聚氨酯股份有限公司。

实施例1：

制备全水型喷涂聚氨酯硬泡材料的步骤如下：

(1)制备全水型组合聚醚：按照表1中比例将各原料投入反应釜中，常温搅拌1小时，得到组合聚醚。

表1

PS-2412	30
		NJ-8307	40
DL-400	10
		D-400	20
B8525	2
		H2O	4.8
BX405	3
		PC41	3
TCPP	40

(2)制备全水型聚氨酯泡沫：将步骤1得到的组合聚醚和PM-200使用高压喷涂机，在环境温度下(≥5℃)进行外墙喷涂试验，进行基层处理后分层喷涂，得到聚氨酯泡沫。其中组合聚醚与异氰酸酯的质量比为1∶1.0。每层厚度1cm。

实施例2：

制备全水型喷涂聚氨酯硬泡材料的步骤如下：

(1)制备全水型组合聚醚：按照表2中比例将各原料投入反应釜中，常温搅拌1小时，得到组合聚醚。

表2

PS-2412	40
		NJ-8307	30
DL-400	15
		D-400	15
B8525	2.5
		H2O	4.3
BX405	3
		PC41	3
TCPP	40

实施例3：

制备全水型喷涂聚氨酯硬泡材料的步骤如下：

(1)制备全水型组合聚醚：按照表3中比例将各原料投入反应釜中，常温搅拌1小时，得到组合聚醚。

表3

PS-2412	50
		NJ-8307	20
DL-400	20
		D-400	10
B8525	3
		H2O	3.8
BX405	4
		PC41	3
TCPP	35

由上述实施例所得的全水型喷涂聚氨酯硬泡材料具有表4所示技术效果，现用建筑保温材料国标标准见表5。

表4

注：表中现有全水技术并非用于建筑保温领域，目前尚无应用于建筑保温领域的全水技术。

表5

注：氧指数引自GB/T 8624，其余各项引自GB/T 50404。

通过以上3个实施例与现有HCFC技术可以看出，实施例中全水泡沫不含有破坏臭氧层的物质，其ODP值为零，TEWI值为零；而现有材料中采用HCFC类含有破坏臭氧层物质的发泡剂，其温室效应也较才CO₂大，而且通过表4可看出本发明的全水泡沫其技术指标已接近HCFC技术的相关指标，甚至在低温尺寸稳定性方面有所提高。

与现有全水技术对比，大幅降低了组合聚醚的粘度340±20mPa·s，而且泡沫阻燃性能大幅提高达到26％。而且泡沫尺寸稳定性良好，导热系数也有略微改善。结合建筑保温材料各项标准表5可知本发明的喷涂聚氨酯硬质泡沫在建筑保温领域均达到所需的标准，在中低密度范围内(35-55kg/m³)制品质量远远胜于现有材料。

Claims

1.一种全水型组合聚醚，其特征在于按照质量百分数计，由以下原料经0.5-1小时混合而成：多元醇组合物65.4％-67.3％、水2.49％-3.15％、催化剂3.9％-4.71％、表面活性剂1.3％-2.05％和阻燃剂23.5％-26.22％。

2.根据权利要求1所述的全水型组合聚醚，其特征在于多元醇组合物按照质量百分数计，由以下组份组成：适用于硬质聚氨酯塑料泡沫的苯酐聚酯多元醇中的一种或多种，占30％-50％；由蔗糖、山梨醇或乙二胺中的一种或多种为起始剂加成聚合而成的普通聚醚多元醇20％-40％；线性聚醚多元醇10％-20％；以聚醚多元醇为主链，末端羟基以氨基取代的醚胺10％-20％。

3.根据权利要求1所述的全水型组合聚醚，其特征在于水为去离子水。

4.根据权利要求1所述的全水型组合聚醚，其特征在于催化剂为胺类催化剂或有机金属催化剂。

5.根据权利要求4所述的全水型组合聚醚，其特征在于胺类催化剂选用叔胺类催化剂。

6.根据权利要求1所述的全水型组合聚醚，其特征在于表面活性剂为硅酮类泡沫稳定剂，优选用L-6900或B8525。

7.根据权利要求1所述的全水型组合聚醚，其特征在于阻燃剂为卤素取代的磷酸酯，优选为磷酸三(2-氯丙基)酯、磷酸三(β-氯乙基)酯、甲基膦酸二甲酯或乙基磷酸二乙酯。

8.一种权利要求1所述的全水型组合聚醚的使用方法，其特征在于通过高压喷涂机将全水型组合聚醚与异氰酸酯按照质量比1∶1.0-1∶1.05混合均匀后得到全水型喷涂聚氨酯硬泡材料，然后将其直接喷涂至基层表面，喷涂厚度为0.5-2cm/层，优选为1cm/层。

9.根据权利要求8所述的全水型组合聚醚的使用方法，其特征在于异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯。

10.根据权利要求8所述的全水型组合聚醚的使用方法，其特征在于全水型组合聚醚与异氰酸酯混合的质量比为1∶1.0。