CN102766326B - 一种聚氨酯泡沫塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料技术领域,公开了一种聚氨酯泡沫塑料及其制备方法,该塑料具有如下的重复结构单元:其中:R选自 R′具有如下的重复结构单元:R1选自R2选自
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域,具体涉及一种聚氨酯泡沫塑料及其制备方法。
背景技术
近一个世纪以来,随着全世界范围内工业化的迅速发展,人类的生产、生活日益改善,在工业化的进程中,石油,这种不可再生资源,是人类生产和生活最重要的化工原料,可谓功不可没。但是由于在使用过程中以及最终废弃物大量CO2的排放,导致了全球变暖、沙尘暴、干旱、洪涝灾害等一系列的问题,直接威胁到了人类的生存,因此开发环境友好材料和使用可再生资源,保护地球这颗人类赖以生存的星球就成为全世界所有国家和民族的共同责任和义务。
2,3-丁二醇是一种无色无味的化学液体,可由可再生的生物质资源为原料通过克雷伯氏菌发酵等生物转化技术生产,摆脱了对石油的过分依赖,有利于减少CO2排放以及地球环境的保护,已经引起越来越广泛的关注和使用,例如利用其较高的沸点和低的凝固点,可用来制备丁二烯和用作防冻剂。但是当它用作聚合单体,虽然同它的同分异构体1,4-丁二醇一样,具有两个羟基,但这两个羟基均为仲羟基,反应活性很低,在缩聚反应过程中,很难与二元酸反应得到较高分子量、具有实用价值的酯化产品。U.S.Pat.No.4600768中指出对于二羧酸与2,3-丁二醇制备的产品还没有报导过,主要是由于缺乏一种合适的制备方法。U.S.Pat.No.2502686利用苯二甲酸和2,3-丁二醇制备了一种低分子量(1000~3000)的聚酯,这种低分子量使得它们不能被用来制备成型部件,例如薄膜和薄片。U.S.Pat.No.3714126将2,3-丁二醇作为PET的改性剂,但是最多只加到了8%。
聚氨酯泡沫塑料由于其较高的机械强度、比强度、优良的绝热和隔音性能,具有非常广泛的应用领域,如各种绝热保温以及夹心支持的材料等。合成这种塑料一个主要原料是多元醇化合物,分子中含有两个或两个以上的羟基,较为常用的是分子量为数百至数千含有羟基的脂肪族聚醚或聚酯多元醇。其中的聚酯多元醇,通常由二元酸与过量的多元醇反应而成,最常用的多元醇包括乙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇等(赵德仁,张慰盛,高聚物合成工艺学,化学工业出版社,1997,P150。)。而以2,3-丁二醇作为多元醇的主要成分合成聚氨酯泡沫塑料目前为止还未见报导。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚氨酯泡沫塑料,该塑料具有较好的耐化学性、耐温性,以及高的机械强度、比强度和优良的绝热隔音性能,具有很广泛的应用范围,如绝热保温与夹心支持材料,以及防震缓冲的部件等。
本发明的另一个目的是提供一种上述聚氨酯泡沫塑料的制备方法,该方法选用高效的聚酯催化剂,有效的利用2,3-丁二醇制备了可用于生产聚氨酯泡沫塑料的聚酯多元醇。
本发明的技术方案如下:
本发明提供了一种聚氨酯泡沫塑料,该塑料具有如下的重复结构单元:
其中:R选自
R′具有如下的重复结构单元:
R1选自
R2选自
n=1~1000,m=1~100,o=2~11,p=2~13;
所述的R1与R2可相同也可不同。
本发明还提供了一种上述聚氨酯泡沫塑料的制备方法,该方法包括以下步骤:
将单体a、单体b、2,3-丁二醇及第一催化剂按照一定比例加入到装有搅拌装置和冷凝装置的烧瓶中,抽真空、充氮气除去反应装置中的氧气,保证酯交换和/或酯化反应在氮气条件下进行,加热至反应混合物完全熔化/溶解成均相体系后,控制反应温度为170~230℃,在搅拌、冷凝条件下进行反应,直至酯交换及酯化反应的副产物达到理论计算量的92%以上(理论计算量为单体a的摩尔量的两倍);
加入第二催化剂,在240~280℃下抽真空至小于500Pa,搅拌0.5~6h,停止反应,得到聚酯多元醇;
将得到的聚酯多元醇、异氰酸酯、第三催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂以及开孔剂按照一定的比例加入混合器,在10~20s内高速搅拌混合均匀,立即倒入80℃模具内经过12h发泡成型,即得产品聚氨酯泡沫塑料;
其中:单体a选自脂肪族二元酸和/或脂肪族二元酯;单体b选自脂肪族二元醇和/或脂肪族多元醇;单体b与2,3-丁二醇的质量比为0∶1~1∶1;单体a与单体b和2,3-丁二醇的总量的质量比为1∶1~1∶3;第一催化剂和第二催化剂占单体a、单体b和2,3-丁二醇的总量的重量分数为0.001%~0.5%,优选0.005%~0.3%;异氰酸酯占聚酯多元醇的重量分数为10~200%;第三催化剂占聚酯多元醇的重量分数为0.05~3%;泡沫稳定剂占聚酯多元醇的重量分数为0.01~0.5%;发泡剂占聚酯多元醇的重量分数为1~60%;开孔剂占聚酯多元醇的重量分数为0.1~5%;
其中:所述的第一催化剂和第二催化剂为对酯交换和/或酯化具有催化作用的常规催化剂;优选地,所述的第一催化剂和第二催化剂选自基于下述元素:Ti、Ge、Zn、Fe、Mn、Co、Zr、Mg、Sb、Sn、V、Ir、La、Ce、Li和Ga的金属化合物;
所述的第三催化剂为组合催化剂,包括叔胺类和有机锡类两类化合物,两类化合物的质量比为0∶1~10∶1。
所述的脂肪族二元酸选自C2~C15的直链脂肪族二元酸和/或C5~C10的环状脂环族二元酸;优选地,所述的脂肪族二元酸选自乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、1,2-环己烷二甲酸或1,4-环己烷二甲酸中的一种或多种;更优选地,所述的脂肪族二元酸为己二酸。
所述的脂肪族二元酯选自脂肪族二元酸的C1-C6烷基酯;优选地,所述的脂肪族二元酯为己二酸二甲酯。
所述的脂肪族二元醇选自C2~C13的链烷二醇;优选地,所述的脂肪族二元醇选自乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,11-十一烷二醇、1,12-十二烷二醇、1,13-十三烷二醇或2-甲基-1,3-丙二醇中的一种或多种;更优选地,所述的脂肪族二元醇为1,4-丁二醇或乙二醇。
所述的脂肪族多元醇选自三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇或甘油中的一种或多种;优选地,所述的脂肪族多元醇为三羟甲基丙烷。
所述的第一催化剂选自钛化合物和/或醋酸盐。
所述的第二催化剂选自钛化合物、锡化合物或锑化合物中的一种或多种。
在反应中第一催化剂和第二催化剂可以是同一物质,也可以是不同物质。
优选地,所述的钛化合物选自钛酸四正丁酯、钛酸四乙酯、钛酸四正丙酯、钛酸四异丙酯或钛酸四异辛酯中的一种或多种。
优选地,所述的醋酸盐选自醋酸锌、醋酸镁或醋酸锰中的一种或多种。
优选地,所述的锡化合物选自氧化二丁基锡、辛酸亚锡或氯化亚锡中的一种或多种。
优选地,所述的锑化合物选自醋酸锑和/或三氧化二锑。
优选地,所述的异氰酸酯选自二元异氰酸酯和/或多元异氰酸酯;优选地,所述的异氰酸酯选自2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、己二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯或4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种;更优选地,所述的异氰酸酯为2,4-甲苯二异氰酸酯。
所述的叔胺类催化剂选自三乙胺、三乙醇胺、三亚乙基二胺、丙二胺、N,N’-二甲基苯胺或N-烷基吗啡中的一种或多种;优选地,所述的叔胺类催化剂选自三乙胺和/或三乙醇胺。
所述的有机锡类催化剂选自二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡或油酸亚锡中的一种或多种;优选地,所述的有机锡类催化剂为二丁基二月桂酸锡。
所述的发泡剂选自水、三氯一氟甲烷、三氯三氟乙烷或三氟一氯甲烷中的一种或多种;优选地,所述的发泡剂选自水和/或三氯一氟甲烷。
所述的泡沫稳定剂选自长链脂肪酸盐、磺酸盐或有机硅泡沫稳定剂中的一种或多种;优选地,所述的泡沫稳定剂为有机硅泡沫稳定剂,如塑料助剂匀泡剂BD-3086或塑料助剂匀泡剂BD-3088。
所述的开孔剂选自聚丙烯、聚丁二烯或液体石蜡中的一种或多种;优选地,所述的开孔剂为聚丙烯。
本发明同现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
1、本发明利用可由可再生的生物质资源为原料生产的2,3-丁二醇为原料制备泡沫塑料,摆脱了对石油等不可再生资源的依赖,有利于地球环境的保护和改善。
2、本发明通过选用高效的缩聚催化剂,有效克服了2,3-丁二醇仲羟基反应活性不高的缺点,与二元酸反应得到分子量为数千的聚酯多元醇,作为生产聚氨酯泡沫塑料的原料,变废为宝,具有很高的实用价值和很好的市场前景。
3、本发明创新性的使用了2,3-丁二醇为基体的聚酯多元醇,由于2,3-丁二醇两个侧链甲基的影响,赋予了聚氨酯泡沫塑料产品很多新的性能,对于拓宽此种塑料的应用范围具有很重要的意义。
4、本发明制备的聚氨酯泡沫塑料可根据调节2,3-丁二醇与其它多元醇、聚酯多元醇与异氰酸酯的成分比例以及所用脂肪族二元酸种类,从而得到性能多样化的塑料产品,可满足不同领域对材料的多样性要求。
5、本发明制备的产品具有良好的回弹性、绝热隔音性能、且机械强度高、质量轻,且耐化学性、耐温性好、机械强度高,在家具、火车、汽车、包装、绝热保温与夹心材料等领域都有很广泛的应用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
在以下提供的实施例中,采用以下检测方法:
重均分子量Mw在Waters 600E系列GPC系统上测定,其中氯仿作为洗脱液和聚苯乙烯标准样品用于校准曲线。
密度:
采用装备有Sartoius Kit YDK 01的分析天平Sartorius AC 120S进行根据Mohr Westphal方法的密度测定。将该天平维持在室温下,每个试验在大约2g聚合物样品下进行。
实施例1
将79g己二酸、237g的2,3-丁二醇、0.7g醋酸镁加入到装有机械搅拌装置的250mL三口瓶中。所有的料加完后,给烧瓶装配一套冷凝装置,抽真空、充氮气三次,除去反应容器中的氧气以保证酯交换反应在氮气条件下进行,加热至反应混合物完全熔化/溶解成均相体系后,酯化反应在200℃搅拌4h,在此过程中,水作为副产品从反应混合物中被蒸出,直至馏分液的量达到理论计算量的92%(水理论计算量为己二酸摩尔量的两倍)。0.88g三氧化二锑作为缩聚反应的催化剂加入到反应混合物中。聚合反应在260℃的温度下抽真空搅拌2h。
所得聚己二酸2,3-丁二醇酯经过测试,其重均分子量为3200。
将上面得到的约108g己二酸2,3-丁二醇酯、10.8g的2,4-甲苯二异氰酸酯、2g泡沫稳定剂BD-3086、1g泡沫生成剂水、0.3g催化剂二丁基二月桂酸锡、0.1g催化剂三乙胺加入到搅拌机中,以转速3000r/min高速搅拌10s,最后将混合料倒入模具中,经80℃发泡、熟化12h,即得聚氨酯泡沫塑料。
所得聚氨酯泡沫塑料经过测试,其表观密度为0.031g/cm3,抗压强度为0.12MPa,导热系数0.016W/m.k,耐热性(120℃,96h):尺寸变化率为7.1%、重量变化率0.9%、强度变化率25%。
实施例2
将79g己二酸、61g的2,3-丁二醇、61g的1,4-丁二醇、0.06g醋酸锌加入到装有机械搅拌装置的250mL三口瓶中。所有的料加完后,给烧瓶装配一套冷凝装置,抽真空、充氮气三次,除去反应容器中的氧气以保证酯交换反应在氮气条件下进行,加热至反应混合物完全熔化/溶解成均相体系后,酯化反应在205℃搅拌3.5h,在此过程中,水作为副产品从反应混合物中被蒸出,直至馏分液的量达到理论计算量的92%(水理论计算量为己二酸摩尔量的两倍)。0.04g钛酸四正丁酯作为缩聚反应的催化剂加入到反应混合物中。聚合反应在265℃的温度下抽真空搅拌1.5h。
所得聚己二酸2,3-丁二醇-co-1,4-丁二醇酯经过测试,其重均分子量为3700。
将上面得到的约108g聚己二酸2,3-丁二醇-co-1,4-丁二醇酯、35g的2,4-甲苯二异氰酸酯、0.5g泡沫稳定剂BD-3086、3g泡沫生成剂水、0.054g催化剂二丁基二月桂酸锡加入到搅拌机中,以转速3000r/min高速搅拌10s,最后将混合料倒入模具中,经80℃发泡、熟化12h,即得聚氨酯泡沫塑料。
所得聚氨酯泡沫塑料经过测试,其表观密度为0.035g/cm3,抗压强度为0.23MPa,导热系数0.021W/m.k,耐热性(120℃,96h):尺寸变化率为4.7%、重量变化率0.8%、强度变化率11%。
实施例3
将94g己二酸二甲酯、90g的2,3-丁二醇、20g的乙二醇、0.07g醋酸镁加入到装有机械搅拌装置的250mL三口瓶中。所有的料加完后,给烧瓶装配一套冷凝装置,抽真空、充氮气三次,除去反应容器中的氧气以保证酯交换反应在氮气条件下进行,加热至反应混合物完全熔化/溶解成均相体系后,酯化反应在210℃搅拌3h,在此过程中,甲醇作为副产品从反应混合物中被蒸出,直至馏分液的量达到理论计算量的92%(甲醇理论计算量为己二酸二甲酯摩尔量的两倍)。0.035g钛酸四正丙酯作为缩聚反应的催化剂加入到反应混合物中。聚合反应在255℃的温度下抽真空搅拌3h。
所得聚己二酸2,3-丁二醇-co-乙二醇酯经过测试,其重均分子量为3300。
将上面得到的约104g聚己二酸2,3-丁二醇-co-乙二醇酯、70g的2,6-甲苯二异氰酸酯、1g泡沫稳定剂BD-3088、6.5g泡沫生成剂水、5g泡沫生成剂三氯一氟甲烷、0.3g催化剂辛酸亚锡、5g开孔剂聚丙烯加入到搅拌机中,以转速3000r/min高速搅拌12s,最后将混合料倒入模具中,经80℃发泡、熟化12h,即得聚氨酯泡沫塑料。
所得聚氨酯泡沫塑料经过测试,其表观密度为0.052g/cm3,抗压强度为2.7MPa,导热系数0.029W/m.k,耐热性(120℃,96h):尺寸变化率为0.5%、重量变化率0.3%、强度变化率3%。
实施例4
将79g己二酸、120g的2,3-丁二醇、2.5g的三羟甲基丙烷、0.04g钛酸四异辛酯加入到装有机械搅拌装置的250mL三口瓶中。所有的料加完后,给烧瓶装配一套冷凝装置,抽真空、充氮气三次,除去反应容器中的氧气以保证酯交换反应在氮气条件下进行,加热至反应混合物完全熔化/溶解成均相体系后,酯化反应在190℃搅拌4.5h,在此过程中,水作为副产品从反应混合物中被蒸出,直至馏分液的量达到理论计算量的92%(水理论计算量为己二酸摩尔量的两倍)。0.02g氯化亚锡、0.05g醋酸锑作为缩聚反应的催化剂加入到反应混合物中。聚合反应在275℃的温度下抽真空搅拌0.5h。
所得三羟甲基丙烷轻度交联的聚己二酸2,3-丁二醇酯经过测试,其重均分子量为3600。
将上面得到的约108g三羟甲基丙烷轻度交联的聚己二酸2,3-丁二醇酯、35g的2,4-甲苯二异氰酸酯、2g泡沫稳定剂BD-3086、5g泡沫生成剂三氯一氟甲烷、0.32g催化剂二丁基二月桂酸锡加入到搅拌机中,以转速3000r/min高速搅拌15s,最后将混合料倒入模具中,经80℃发泡、熟化12h,即得聚氨酯泡沫塑料。
所得聚氨酯泡沫塑料经过测试,其表观密度为0.037g/cm3,抗压强度为0.28MPa,导热系数0.023W/m.k,耐热性(120℃,96h):尺寸变化率为3.2%、重量变化率0.6%、强度变化率8%。
实施例5
将40g己二酸、31g丁二酸、130g的2,3-丁二醇、0.06g醋酸锰加入到装有机械搅拌装置的250mL三口瓶中。所有的料加完后,给烧瓶装配一套冷凝装置,抽真空、充氮气三次,除去反应容器中的氧气以保证酯交换反应在氮气条件下进行,加热至反应混合物完全熔化/溶解成均相体系后,酯化反应在220℃搅拌2h,在此过程中,水作为副产品从反应混合物中被蒸出,直至馏分液的量达到理论计算量的92%(水理论计算量为己二酸和丁二酸摩尔量之和的两倍)。0.02g钛酸四异丙酯、0.04g氧化二丁基锡作为缩聚反应的催化剂加入到反应混合物中。聚合反应在240℃的温度下抽真空搅拌5.5h。
所得聚丁二酸-co-己二酸2,3-丁二醇酯经过测试,其重均分子量为2900。
将上面得到的约100g聚丁二酸-co-己二酸2,3-丁二醇酯、10g的对苯二异氰酸酯、13g己二异氰酸酯、2g泡沫稳定剂BD-3086、5g泡沫生成剂水、0.3g催化剂辛酸亚锡加入到搅拌机中,以转速3000r/min高速搅拌10s,最后将混合料倒入模具中,经80℃发泡、熟化12h,即得聚氨酯泡沫塑料。
所得聚氨酯泡沫塑料经过测试,其表观密度为0.037g/cm3,抗压强度为0.32MPa,导热系数0.023W/m.k,耐热性(120℃,96h):尺寸变化率为3.1%、重量变化率0.8%、强度变化率9%。
实施例6
将79g己二酸、79g的2,3-丁二醇、0.001g醋酸锰加入到装有机械搅拌装置的250mL三口瓶中。所有的料加完后,给烧瓶装配一套冷凝装置,抽真空、充氮气三次,除去反应容器中的氧气以保证酯交换反应在氮气条件下进行,加热至反应混合物完全熔化/溶解成均相体系后,酯化反应在220℃搅拌10h,在此过程中,水作为副产品从反应混合物中被蒸出,直至馏分液的量达到理论计算量的92%(水理论计算量为己二酸摩尔量之和的两倍)。0.00058g钛酸四异丙酯作为缩聚反应的催化剂加入到反应混合物中。聚合反应在240℃的温度下抽真空搅拌6h。
所得聚己二酸2,3-丁二醇酯经过测试,其重均分子量为2900。
将上面得到的约108g聚己二酸2,3-丁二醇酯、216g的对苯二异氰酸酯、0.05g泡沫稳定剂BD-3086、65g泡沫生成剂三氯一氟甲烷、3.2g催化剂辛酸亚锡、0.1g开孔剂聚丙烯加入到搅拌机中,以转速3000r/min高速搅拌10s,最后将混合料倒入模具中,经80℃发泡、熟化12h,即得聚氨酯泡沫塑料。
通过各实施例的实施过程和检测结果,可知本发明制备方法利用可由可再生的生物质资源为原料生产的2,3-丁二醇为原料,在高效催化剂的作用下,有效避免了2,3-丁二醇仲羟基缩聚活性不高的缺点,与二元酸反应得到可用作聚氨酯原料的聚酯多元醇。通过调节各反应组分的种类和比例,可以得到性能各异的聚氨酯泡沫材料,满足不同领域对材料的多样性要求。在家具、火车、汽车、包装、绝热保温与夹心材料等领域都有很广泛的应用前景。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (28)
1.一种聚氨酯泡沫塑料,其特征在于:该塑料具有如下的重复结构单元,
其中:R选自
R′具有如下的重复结构单元:
R1选自
R2选自
n=1~1000,m=1~100,o=2~11,p=2~13;
聚氨酯泡沫塑料的制备方法包括以下步骤:
将单体a、单体b、2,3-丁二醇及第一催化剂按照一定比例加入到装有搅拌装置和冷凝装置的烧瓶中,抽真空、充氮气除去反应装置中的氧气,保证酯交换和/或酯化反应在氮气条件下进行,加热至反应混合物完全熔化/溶解成均相体系后,控制反应温度为170~230℃,在搅拌、冷凝条件下进行反应,直至酯交换及酯化反应的副产物达到理论计算量的92%以上;
加入第二催化剂,在240~280℃下抽真空至小于500Pa,搅拌0.5~6h,停止反应,得到聚酯多元醇;
将得到的聚酯多元醇、异氰酸酯、第三催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂以及开孔剂按照一定的比例加入混合器,在10~20s内高速搅拌混合均匀,立即倒入80℃模具内经过12h发泡成型,即得产品聚氨酯泡沫塑料;
其中:单体a选自脂肪族二元酸和/或脂肪族二元酯;单体b选自脂肪族二元醇和/或脂肪族多元醇;单体b与2,3-丁二醇的质量比为0:1~1:1;单体a与单体b和2,3-丁二醇的总量的质量比为1:1~1:3;第一催化剂和第二催化剂占单体a、单体b和2,3-丁二醇的总量的重量分数为0.001%~0.5%;异氰酸酯占聚酯多元醇的重量分数为10~200%;第三催化剂 占聚酯多元醇的重量分数为0.05~3%;泡沫稳定剂占聚酯多元醇的重量分数为0.05~2%;发泡剂占聚酯多元醇的重量分数为1~60%;开孔剂占聚酯多元醇的重量分数为0.1~5%;
其中:所述的第一催化剂和第二催化剂为对酯交换和/或酯化具有催化作用的常规催化剂;
所述的第三催化剂为组合催化剂,包括叔胺类和有机锡类两类化合物,两类化合物的质量比为0:1~10:1;
所述的异氰酸酯选自2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、己二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯或4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
2.权利要求1所述的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,
将单体a、单体b、2,3-丁二醇及第一催化剂按照一定比例加入到装有搅拌装置和冷凝装置的烧瓶中,抽真空、充氮气除去反应装置中的氧气,保证酯交换和/或酯化反应在氮气条件下进行,加热至反应混合物完全熔化/溶解成均相体系后,控制反应温度为170~230℃,在搅拌、冷凝条件下进行反应,直至酯交换及酯化反应的副产物达到理论计算量的92%以上;
加入第二催化剂,在240~280℃下抽真空至小于500Pa,搅拌0.5~6h,停止反应,得到聚酯多元醇;
将得到的聚酯多元醇、异氰酸酯、第三催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂以及开孔剂按照一定的比例加入混合器,在10~20s内高速搅拌混合均匀,立即倒入80℃模具内经过12h发泡成型,即得产品聚氨酯泡沫塑料;
其中:单体a选自脂肪族二元酸和/或脂肪族二元酯;单体b选自脂肪族二元醇和/或脂肪族多元醇;单体b与2,3-丁二醇的质量比为0:1~1:1;单体a与单体b和2,3-丁二醇的总量的质量比为1:1~1:3;第一催化剂和第二催化剂占单体a、单体b和2,3-丁二醇的总量的重量分数为0.001%~0.5%;异氰酸酯占聚酯多元醇的重量分数为10~200%;第三催化剂占聚酯多元醇的重量分数为0.05~3%;泡沫稳定剂占聚酯多元醇的重量分数为0.05~2%;发泡剂占聚酯多元醇的重量分数为1~60%;开孔剂占聚酯多元醇的重量分数为0.1~5%;
其中:所述的第一催化剂和第二催化剂为对酯交换和/或酯化具有催化作用的常规催化剂;
所述的第三催化剂为组合催化剂,包括叔胺类和有机锡类两类化合物,两类化合物的质量比为0:1~10:1;
所述的异氰酸酯选自2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、己二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯或4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:第一催化剂和第二催化剂占单体a、单体b和2,3-丁二醇的总量的重量分数为0.005%~0.3%。
4.根据权利要求2所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的第一催化剂和第二催化剂选自基于下述元素:Ti、Ge、Zn、Fe、Mn、Co、Zr、Mg、Sb、Sn、V、Ir、La、Ce、Li和Ga的金属化合物。
5.根据权利要求2所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的脂肪族二元酸选自C2~C15的直链脂肪族二元酸和/或C5~C10的环状脂环族二元酸;所述的脂肪族二元酯选自脂肪族二元酸的C1-C6烷基酯。
6.根据权利要求5所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述脂肪族二元酸选自乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、1,2-环己烷二甲酸或1,4-环己烷二甲酸中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述脂肪族二元酸为己二酸。
8.根据权利要求5所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的脂肪族二元酯为己二酸二甲酯。
9.根据权利要求2所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的脂肪族二元醇选自C2~C13的链烷二醇;所述的脂肪族多元醇选自三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇或甘油中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的脂肪族二元醇选自乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,11-十一烷二醇、1,12-十二烷二醇、1,13-十三烷二醇或2-甲基-1,3-丙二醇中的一种或多种。
11.根据权利要求10所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的脂肪族二元醇为1,4-丁二醇或乙二醇。
12.根据权利要求9所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的脂肪族多元醇为三羟甲基丙烷。
13.根据权利要求2所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的第一催化剂选自钛化合物和/或醋酸盐;所述的第二催化剂选自钛化合物、锡化合物或锑化合物中的一种或多种。
14.根据权利要求13所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的钛化合物选自钛酸四正丁酯、钛酸四乙酯、钛酸四正丙酯、钛酸四异丙酯或钛酸四异辛酯中的一种或多种。
15.根据权利要求13所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的醋酸盐选自醋酸锌、醋酸镁或醋酸锰中的一种或多种。
16.根据权利要求13所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的锡化合物选自氧化二丁基锡、辛酸亚锡或氯化亚锡中的一种或多种。
17.根据权利要求13所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的锑化合物选自醋酸锑和/或三氧化二锑。
18.根据权利要求2所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的异氰酸酯选自2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、己二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯或4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
19.根据权利要求18所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的异氰酸酯为2,4-甲苯二异氰酸酯。
20.根据权利要求2所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的叔胺类催化剂选自三乙胺、三乙醇胺、三亚乙基二胺、丙二胺、N,N’-二甲基苯胺或N-烷基吗啡中的一种或多种;所述的有机锡类催化剂选自二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡或油酸亚锡中的一种或多种。
21.根据权利要求20所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的叔胺类催化剂选自三乙胺和/或三乙醇胺。
22.根据权利要求20所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的有机锡类催化剂为二丁基二月桂酸锡。
23.根据权利要求2所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的发泡剂选自水、三氯一氟甲烷、三氯三氟乙烷或三氟一氯甲烷中的一种或多种。
24.根据权利要求23所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的发泡剂选自水和/或三氯一氟甲烷。
25.根据权利要求2所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的泡沫稳定剂选自长链脂肪酸盐、磺酸盐或有机硅泡沫稳定剂中的一种或多种的混合物。
26.根据权利要求25所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的泡沫稳定剂为有机硅泡沫稳定剂。
27.根据权利要求2所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的开孔剂选自聚丙烯、聚丁二烯或液体石蜡中的一种或多种。
28.根据权利要求27所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法,其特征在于:所述的开孔剂为聚丙烯。
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Denomination of invention: Polyurethane foaming plastic and its preparation method Effective date of registration: 20191202 Granted publication date: 20150506 Pledgee: Chuzhou economic and Technological Development Corporation Pledgor: Shanghai Jieshijie New Materials (Group) Co., Ltd. Registration number: Y2019980000815 |