CN102558597B - 一种聚氨酯泡沫材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种聚氨酯泡沫材料的制备方法和一种发泡枪，该制备方法包括：将组合聚醚与环戊烷混合，得到混合物；将所述混合物、发泡添加剂和多异氰酸酯在发泡枪中混合，反应发泡，得到聚氨酯泡沫材料。本发明根据高压发泡枪原理制备聚氨酯泡沫材料，利用了高压发泡枪操作灵活的特点，可以在生产现场附近区域随用随制，从而缓解了颗粒沉淀现象的发生，无需长距离的运输管道进行输送。并且，本发明采用的发泡添加剂在聚氨酯发泡过程中成为极其细微的晶核，促使多异氰酸酯与组合聚醚进行化学反应时形成细密的泡孔结构，降低了聚氨酯泡沫材料的辐射因子，从而使制备的聚氨酯泡沫材料具有较低的导热系数。
Description
技术领域
本发明涉及泡沫材料技术领域，更具体地说，涉及一种聚氨酯泡沫材料的制备方法。
背景技术
环保、节能和可持续发展是当今世界各国发展的主题。在家电行业中的冰箱领域，随着节能技术的不断进步，冰箱产品能耗等级提升将是影响冰箱领域发展的瓶颈。
冰箱箱体上应用的聚氨酯发泡材料的传热主要源于三个方面：气体传热、聚氨酯基体传热和泡沫辐射传热，其中气体传热占50％，聚氨酯基体传热占20％，泡沫辐射传热占30％。泡沫辐射传递的热量可通过降低泡沫材料辐射因子的方式加以减少，达到降低泡沫材料导热系数的目的。对于泡沫辐射传热而言，辐射因子主要取决于泡孔孔径、泡孔闭孔率和泡孔的均匀分布等因素，泡沫辐射因子尤其对泡沫泡孔有很强的依赖性。通过改善聚氨酯PU泡沫材料的泡孔结构来降低聚氨酯泡沫材料的导热系数从而根本上提高聚氨酯保温层的绝热性能。
国内主要的制冷行业尤其是冰箱生产企业拟采用通过增加发泡添加剂的方法提高聚氨酯保温层的绝热性能，经过长期的试验，目前已取得较大进展。目前，企业常用的聚氨酯发泡系统一般为地罐式的组合聚醚与环戊烷存储方法，即将发泡添加剂由输送泵送至环戊烷大地罐中，并由循环泵进行反复自身循环，使添加剂与环戊烷混合均匀，然后由输送经管道送至静态混合器中，与此同时，配制好的组合聚醚也被输送该静态混合器，三者混合均匀后经由管道送至高压发泡设备中，该存储方式采用的地罐装置体积大，距离生产场地远，输送管道长，需要较长的发泡系统管道进行输送，另外，环戊烷、添加剂、组合聚醚经搅拌均匀形成的乳液存放时间不能超过二天，二天后FA-188添加剂乳化颗粒沉淀现象严重，从而使用性能无法适应柔性生产的需要。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种聚氨酯泡沫材料的制备方法及发泡枪，该制备方法能够缓解颗粒沉淀现象的发生。
本发明提供一种聚氨酯泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括：
步骤a)将组合聚醚与环戊烷混合，得到混合物；
步骤b)将所述混合物、发泡添加剂和多异氰酸酯在发泡枪中混合，反应发泡，得到聚氨酯泡沫材料。
优选的，所述发泡添加剂为FA-188型发泡添加剂。
优选的，所述步骤b)中反应发泡的时间为1～5分钟。
优选的，所述多异氰酸酯、组合聚醚与环戊烷的质量比为(135～150)∶(95～105)∶(13～14)。
优选的，所述多异氰酸酯、组合聚醚和环戊烷的总量与发泡添加剂的质量比为100∶(1.2～1.8)。
优选的，所述步骤b)中反应发泡的时间为1～5分钟。
优选的，所述步骤b)中反应压力为130～150bar。
优选的，步骤b)中反应温度为20～25℃。
相应的，本发明还提供一种发泡枪，包括：
发泡口；
与所述发泡口相连的用于多异氰酸酯入料的黑料入口管；
与所述发泡口相连的喷射阀；
与所述喷射阀相连的发泡添加剂入口管；
与所述喷射阀相连的用于组合聚醚与环戊烷的混合物入料的白料入口管。
相应的，本发明还提供一种发泡枪，包括：
发泡口；
与所述发泡口相连的用于多异氰酸酯入料的黑料入口管；
通过静态预混器与所述发泡口相连的喷射阀；
与所述喷射阀相连的发泡添加剂入口管；
与所述喷射阀相连的用于组合聚醚与环戊烷的混合物入料的白料入口管。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种聚氨酯泡沫材料的制备方法和一种发泡枪，所述制备方法包括：将组合聚醚与环戊烷混合，得到混合物；将所述混合物、发泡添加剂和多异氰酸酯在发泡枪中混合，反应发泡，得到聚氨酯泡沫材料。与现有技术中采用大地罐的方法相比，本发明利用发泡枪制备聚氨酯泡沫材料，利用了发泡枪操作灵活的特点，可以在聚氨酯泡沫材料使用区域附近随用随制，从而缓解了颗粒沉淀现象的发生，无需长距离的运输管道进行输送。并且，本发明采用的发泡添加剂在聚氨酯发泡过程中成为极其细微的晶核，促使多异氰酸酯与组合聚醚进行化学反应时形成细密、均匀和密闭的泡孔结构，有效地降低了聚氨酯泡沫材料的辐射因子，从而使制备的聚氨酯泡沫材料具有较低的导热系数。
附图说明
图1为本发明优选采用的发泡枪结构示意图1；
图2为本发明优选采用的发泡枪结构示意图2；
图3为本发明实施例1制备的聚氨酯泡沫材料的扫描电镜照片；
图4为本发明比较例1制备的聚氨酯泡沫材料的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种聚氨酯泡沫材料的制备方法，包括：
步骤a)将组合聚醚与环戊烷混合，得到混合物；
步骤b)将所述混合物、发泡添加剂和多异氰酸酯在发泡枪中混合，反应发泡，得到聚氨酯泡沫材料。
本发明中所述发泡添加剂优选采用的是FA-188型发泡添加剂。
如图1所示，为本发明优选采用的发泡枪示意图1，包括：
发泡口106；
与发泡口106相连的黑料入口管103，用于多异氰酸酯入料；
通过静态预混器108与发泡口106相连的喷射阀107；
分别与喷射阀107相连的发泡添加剂入口管105和白料入口管101，白料入口管101用于组合聚醚与环戊烷的混合物入料；
与发泡口106相连的黑料出口管104，用于多异氰酸酯出料；
与发泡口106相连的白料出口管102，用于组合聚醚与环戊烷的混合物出料。
本发明优选通过电气控制和液压控制，发泡口106与白料入口管101之间优选包括第一开关装置(图中未示出)，发泡口106与黑料入口管103之间优选包括第二开关装置(图中未示出)，通过所述第一开关装置和第二开关装置控制原料的进入，从而控制聚氨酯泡沫材料的制备过程。在本发明提供的发泡枪不工作时，组合聚醚与环戊烷的混合物、多异氰酸酯分别通过白料入口管101和黑料入口管103进入，然后通过白料出口管102和黑料出口管104排出，第一开关装置和第二开关装置处于闭合状态，发泡枪与外部连接设备连接，组合聚醚与环戊烷的混合物与多异氰酸酯形成循环状态，此时发泡添加剂不加入，处于循环状态的组合聚醚、环戊烷和多异氰酸酯不易生成沉淀。
当制备聚氨酯泡沫材料时，通过电气控制和液压控制系统的控制，加入发泡添加剂，同时使第一开关装置和第二开关装置处于开启状态，组合聚醚与环戊烷的混合物和发泡添加剂经喷射阀105在静态预混器108中混合，然后在发泡口处与多异氰酸酯混合，反应发泡，此时白料出口管和黑料出口管不工作，上述白料出口管102和黑料出口管104为本发明的优选部件。由于静态预混器108具有较大的混合空间，因此更加有利于原料的混合。
如图2所示，为本发明优选采用的发泡枪的示意图2，包括：
白料入口管201、白料出口管202、黑料入口管203、黑料出口管204、添加剂入口管205、发泡口206和喷射阀207，添加剂入口管205与喷射阀207相连。
发泡口206；
与发泡口206相连的黑料入口管203，用于多异氰酸酯入料；
与发泡口206相连的喷射阀207；
分别与喷射阀207相连的发泡添加剂入口管205和白料入口管201，白料入口管201用于组合聚醚与环戊烷的混合物入料；
与发泡口206相连的黑料出口管204，用于多异氰酸酯出料；
与发泡口206相连的白料出口管202，用于组合聚醚与环戊烷的混合物出料。
上述发泡枪优选通过电气控制和液压控制，发泡口206与白料入口管201之间优选包括第一开关装置(图中未示出)，发泡口206与黑料入口管203之间优选包括第二开关装置(图中未示出)，通过所述第一开关装置和第二开关装置控制原料的进入，从而控制聚氨酯泡沫材料的制备过程。在本发明提供的发泡枪不工作时，组合聚醚与环戊烷的混合物、多异氰酸酯分别通过白料入口管201和黑料入口管203进入，然后通过白料出口管202和黑料出口管204排出，第一开关装置和第二开关装置处于闭合状态，发泡枪与外部连接设备连接，组合聚醚与环戊烷的混合物与多异氰酸酯形成循环状态，此时发泡添加剂不加入，处于循环状态的组合聚醚、环戊烷和多异氰酸酯不易生成沉淀。
当制备聚氨酯泡沫材料时，通过电气控制和液压控制系统的控制，加入发泡添加剂，同时使第一开关装置和第二开关装置处于开启状态，组合聚醚与环戊烷的混合物和发泡添加剂在发泡枪的喷射阀207中混合，然后在发泡口处与多异氰酸酯混合，反应发泡，此时白料出口管和黑料出口管不工作，上述白料出口管202和黑料出口管204为本发明的优选部件。
所述组合聚醚又称白料，由聚醚单体、匀泡剂、交联剂、催化剂、发泡剂等多种组份组合而成。本发明所述组合聚醚、环戊烷优选采用国内专业生产企业。所述步骤a)中组合聚醚与环戊烷混合的混合时间优选为0.1～3小时，更优选为1～2小时。
所述步骤b)中多异氰酸酯又称黑料，本发明优选采用德国拜耳公司生产的型号为44V20L的多异氰酸酯。本发明中所述多异氰酸酯、组合聚醚与环戊烷的质量比优选为135～150∶95～105∶13～14，更优选为140∶95～100∶13～14。
所述多异氰酸酯、组合聚醚和环戊烷的总量与发泡添加剂FA-188的质量比优选为100∶1.2～1.8，更优选为100∶1.3～1.6，最优选为100∶1.5。所述步骤b)中反应发泡的时间优选为1～5分钟，更优选为2～4分钟，最优选为2.5～3.5分钟。
所述步骤b)中所述步骤b)中反应发泡的时间优选为1～5分钟，更优选为2～4分钟，最优选为2.5～3.5分钟。所述步骤b)中喷射阀的压力优选为130～150bar，更优选为135～145bar，最优选为135～140bar。所述步骤b)中反应温度优选为20～25℃，更优选为20～24℃，最优选为20～23℃。
本发明提供了一种聚氨酯泡沫材料的制备方法，包括：将组合聚醚与环戊烷混合，得到混合物；将所述混合物、发泡添加剂和多异氰酸酯在发泡枪中混合，反应发泡，得到聚氨酯泡沫材料。与现有技术中采用大地罐的方法先比，本发明利用发泡枪制备聚氨酯泡沫材料，利用了发泡枪操作灵活的特点，可以在聚氨酯泡沫材料使用区域附近随用随制，从而缓解了颗粒沉淀现象的发生，无需长距离的运输管道进行输送。并且，本发明采用发泡添加剂在聚氨酯发泡过程中成为极其细微的晶核，促使多异氰酸酯与组合聚醚进行化学反应时形成细密、均匀和密闭的泡孔结构，有效地降低了聚氨酯泡沫材料的辐射因子，从而使制备的聚氨酯泡沫材料具有较低的导热系数。
为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
步骤a)将100克南京红宝丽股份有限公司生产的组合聚醚与13.5克美龙环戊烷化工有限公司生产的环戊烷混合，得到混合物；
步骤b)将所述混合物、3.8克3M公司的FA-188型发泡添加剂在发泡枪的喷射阀中混合，然后加入通过发泡枪的黑料入口管加入140克多异氰酸酯，反应发泡3分钟，得到聚氨酯泡沫材料。
分别利用水分测试仪、粘度测试仪、万能试验机、导热系数仪等对本实施例制备的聚氨酯泡沫材料进行测试，所述聚氨酯泡沫材料的填充密度为38.9kg/m3，心密度为33.2kg/m3，平行压缩强度为0.20Mpa，垂直压缩强度为0.16Mpa，导热系数为20.6mW/m·K。如图3所示，为本实施例制备的聚氨酯泡沫材料的SEM照片，从图中可以看出，本实施例制备的聚氨酯泡沫材料的孔径较小。
实施例2
步骤a)将100克型号为BJ2-3879的组合聚醚与13.5克环戊烷混合，得到混合物；
步骤b)将所述混合物和3.85克FA-188型发泡添加剂在发泡枪的静态预混器中混合，然后通过发泡枪的黑料入口管加入140克多异氰酸酯，反应发泡4分钟，得到聚氨酯泡沫材料。
利用水分测试仪、粘度测试仪、万能试验机、导热系数仪对本实施例制备的聚氨酯泡沫材料进行测试，所述聚氨酯泡沫材料的填充密度为38.9kg/m3，心密度为33.0kg/m3，平行压缩强度为0.20Mpa，垂直压缩强度为0.16Mpa，导热系数为19.5mW/m·K。
比较例1
步骤a)将100克型号为BJ2-3879的组合聚醚与13.5克环戊烷混合，得到混合物；
步骤b)将所述混合物和140克多异氰酸酯在发泡枪中混合，反应发泡3分钟，得到聚氨酯泡沫材料。
利用水分测试仪、粘度测试仪、万能试验机、导热系数仪对本比较例制备的聚氨酯泡沫材料进行测试，所述聚氨酯泡沫材料的填充密度为38.9kg/m3，心密度为33.4kg/m3平行压缩强度为0.18Mpa，垂直压缩强度为0.15Mpa，导热系数为22.67mW/m·K。
如图4所示，为本比较例制备的聚氨酯泡沫材料的SEM照片，从图中可以看出，本比较例制备的聚氨酯泡沫材料的孔径较大。
比较例2
将实施例1制备的聚氨酯泡沫材料和比较例1制备的聚氨酯泡沫材料应用于冰箱中，得到箱体1和箱体2。分别对箱体1和箱体2进行解剖，添加FA-188的箱体密度极差为1.295，未添加的普通料的极差为1.62。具体如表1所示：
表1密度分布对比表
从上述实施例和比较例可以看出，本发明制备的聚氨酯泡沫材料均匀细密，泡沫的流动性较好，泡体密度分布更加均匀，具有较低的导热系数。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种聚氨酯泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括：
步骤a）将组合聚醚与环戊烷混合，得到混合物；
步骤b）将所述混合物、发泡添加剂和多异氰酸酯在发泡枪中混合，反应发泡，得到聚氨酯泡沫材料；所述发泡添加剂为3M公司的FA-188型发泡添加剂；
所述发泡枪包括：
发泡口；
与所述发泡口相连的用于多异氰酸酯入料的黑料入口管；
与所述发泡口相连的喷射阀；
与所述喷射阀相连的发泡添加剂入口管；
与所述喷射阀相连的用于组合聚醚与环戊烷的混合物入料的白料入口管；
或者所述发泡枪包括：
发泡口；
与所述发泡口相连的用于多异氰酸酯入料的黑料入口管；
通过静态预混器与所述发泡口相连的喷射阀；
与所述喷射阀相连的发泡添加剂入口管；
与所述喷射阀相连的用于组合聚醚与环戊烷的混合物入料的白料入口管。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b）中反应发泡的时间为1～5分钟。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多异氰酸酯、组合聚醚与环戊烷的质量比为（135～150）：（95～105）：（13～14）。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多异氰酸酯、组合聚醚和环戊烷的总量与发泡添加剂的质量比为100：（1.2～1.8）。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b）中反应发泡的时间为1～5分钟。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b）中反应压力为130～150bar。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中反应温度为20～25℃。
8.一种发泡枪，其特征在于，包括：
发泡口；
与所述发泡口相连的用于多异氰酸酯入料的黑料入口管；
与所述发泡口相连的喷射阀；
与所述喷射阀相连的发泡添加剂入口管；
与所述喷射阀相连的用于组合聚醚与环戊烷的混合物入料的白料入口管。
9.一种发泡枪，其特征在于，包括：
发泡口；
与所述发泡口相连的用于多异氰酸酯入料的黑料入口管；
通过静态预混器与所述发泡口相连的喷射阀；
与所述喷射阀相连的发泡添加剂入口管；
与所述喷射阀相连的用于组合聚醚与环戊烷的混合物入料的白料入口管。
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| CN101948563A (zh) * | 2010-08-24 | 2011-01-19 | 上海东大聚氨酯有限公司 | 戊烷型组合聚醚及含其组合物,聚氨酯硬质泡沫及其应用 |
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2012
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| CN101948563A (zh) * | 2010-08-24 | 2011-01-19 | 上海东大聚氨酯有限公司 | 戊烷型组合聚醚及含其组合物,聚氨酯硬质泡沫及其应用 |
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| 无.3M（中国）有限公司产品介绍.《制冷技术》.2006,第63页. * |
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