CN103408723B - 喷涂发泡成型的高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及喷涂发泡成型的高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料及制备方法，该泡沫塑料由A组分和B组分组成，A组分包含多元醇、匀泡剂、发泡剂、阻燃剂和催化剂，B组分为异氰酸酯溶液；其中以多元醇的质量份为100份计算，其它各组分的质量份数如下：匀泡剂15～20份；发泡剂30～60份；阻燃剂10～30份；催化剂1～5份；异氰酸酯溶液500～650份；本发明制备方法工艺简单，且制备得到的泡沫塑料具有高效阻燃性，良好的耐热性能及工艺性能，可以用于大型低温工程中进行连续化作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷涂发泡成型的高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料及其制备方法，属于低温绝热材料技术领域。
背景技术
喷涂聚异氰脲酸酯泡沫塑料具有高效阻燃性，良好的耐热性能及工艺性能，被广泛应用于隔热保温材料领域及航天航空低温工程中。现有聚异氰脲酸酯泡沫塑料采用浇注方法成型，主要因为一次性浇注超过20kg的物料，发泡热量较大，容易引起自燃。由于浇注法准备时间长，在连续化生产中效率低，难以在大型低温工程中应用。
喷涂法多用于聚氨酯泡沫塑料的发泡成型，由于单位时间物料流量小，发泡放热可以有效散出，不会发生自燃现象。可以实现连续化生产。由于发泡机对于A、B物料混合比例有要求，通常1∶1混合容易实现，所以常用于聚氨酯泡沫喷涂，但聚氨酯泡沫喷涂阻燃性、耐热性能等均不能满足航天航空领域中较高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供喷涂发泡成型的高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料，该泡沫塑料具有高效阻燃性，良好的耐热性能及工艺性能，可以用于大型低温工程中进行连续化作业。
本发明的另外一个目的在于提供喷涂发泡成型的高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料的制备方法。
本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
喷涂发泡成型的高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料，由A组分和B组分组成，其中A组分包含多元醇、匀泡剂、发泡剂、阻燃剂和催化剂，B组分为异氰酸酯溶液；
其中以多元醇的质量份为100份计算，其它各组分的质量份数如下：
在上述喷涂发泡成型的高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料中，多元醇为聚醚多元醇H9606、聚醚多元醇4110或聚酯多元醇DQ350；匀泡剂为非硅酮系表面活性剂，优选为DabcoLK221或JSY-2000；发泡剂为HCFC-141b；阻燃剂为TCEP、TCPP或FR530；催化剂为三聚催化剂TMR-4；异氰酸酯溶液为PM-2010。
喷涂用高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将多元醇与匀泡剂、发泡剂、阻燃剂、催化剂混合并搅拌均匀，得到混合物A组分，将A组分加入到喷涂发泡机中的A组分料桶中，其中喷涂发泡机包括A提料泵和B提料泵、A比例泵和B比例泵、A料管和B料管、装料腔体，其中A提料泵、A比例泵和A料管依次连接，B提料泵、B比例泵和B料管依次连接，且A料管与B料管均与装料腔体连接；
（2）将B组分异氰酸酯溶液加入到喷涂发泡机中的B组分料桶中；
（3）首先将A比例泵和B比例泵的比例系数设定为1：3～6，通过A提料泵将喷涂发泡机中A组分料桶中的A组分输送到A比例泵中，通过A比例泵增压将A组分通过A料管打入到喷涂发泡机中的装料腔体中；通过B提料泵将喷涂发泡机中B组分料桶中的B组分输送到B比例泵中，通过B比例泵增压将B组分通过B料管打入到喷涂发泡机中的装料腔体中，A组分与B组分在装料腔体中进行混合，其中A比例泵和B比例泵、A料管和B料管的温度均设定为35～40℃；
（4）通过输送到装料腔体中的高压气将混合后的混合物喷出到待喷涂的工件表面，完成高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料的喷涂成型。
在上述喷涂用高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料的制备方法中，采用喷涂发泡机EvolutionVR进行喷涂成型。
在上述喷涂用高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料的制备方法中，步骤（3）中通过设定A比例泵和B比例泵的摆动频率实现A比例泵和B比例泵的比例系数为1∶3～6。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
（1）、本发明提供了一种新型的高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料，通过大量试验优选出A组分中多元醇、匀泡剂、发泡剂、阻燃剂、催化剂的组分及配比，同时优选出B组分中异氰酸酯溶液的配比，其中B组分异氰酸酯溶液的质量为A组分质量的3～6倍，异氰酸酯的大量存在可以聚合成大量的三聚体，从而大大提高泡沫塑料的耐温性能和阻燃性能；
（2）、本发明提供了一种新型的高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料的制备方法，通过将A比例泵和B比例泵的比例系数设定为1：3～6，在喷涂发泡机中实现连续作业，泡沫塑料的密度达到30kg/m3～80kg/m3；该制备方法工艺简单，制备得到的泡沫塑料具有高效阻燃性，良好的耐热性能及工艺性能，可以用于大型低温工程中进行连续化作业；
（3）、本发明制备得到的高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料的压缩强度按照GJB1585A-2004测试，强度为0.2～0.5MPa；闭孔率按专用方法测试，闭孔率达到90%以上；阻燃性能按照GB/T2406.2-2009测试，氧指数达到28%以上；耐热性能良好，分解温度在150℃以上，具有优异的综合性能，可以满足航天航空的特殊要求。
（4）、本发明通过使用EvolutionVR发泡机，可以实现物料比为1∶3～6的发泡成型，通过调整物料配比，控制物料温度，增加流动性，实现在发泡机中使用的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明喷涂发泡成型的高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料，由A组分和B组分组成，其中A组分包含多元醇、匀泡剂、发泡剂、阻燃剂和催化剂，B组分为异氰酸酯溶液；
其中以多元醇的质量份为100份计算，其它各组分的质量份数如下：
上述多元醇为聚醚多元醇H9606，羟值400～450g/1kgKOH；
上述多元醇为聚醚多元醇4110，羟值410～450g/1kgKOH；
上述多元醇为聚酯多元醇DQ350，羟值300～320g/1kgKOH；
上述匀泡剂为非硅酮系表面活性剂，优选为DabcoLK221或JSY-2000。
上述发泡剂优选为HCFC-141b。
上述阻燃剂优选TCEP、TCPP或FR530。
上述催化剂优选三聚催化剂TMR-4。
上述异氰酸酯溶液优选PM-2010。
本发明喷涂发泡成型的高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料的制备采用喷涂发泡机，例如喷涂发泡机EvolutionVR。中喷涂发泡机包括A提料泵和B提料泵、A比例泵和B比例泵、A料管和B料管、装料腔体，其中A提料泵、A比例泵和A料管依次连接形成一个输送管路，B提料泵、B比例泵和B料管依次连接形成另外一个输送管路，最后A料管与B料管均与装料腔体连接。
实施例1
一、制备过程如下：
（1）将多元醇与匀泡剂、发泡剂、阻燃剂、催化剂混合搅拌均匀，得到混合物A组分，加入到EvolutionVR喷涂发泡机中的A组分料桶中。
各组分的的质量份数及组成如下：
多元醇为100份的H9606；
匀泡剂为15份LK221；
发泡剂为50份HCFC-141b；
阻燃剂为30份TCEP；
催化剂为3份TMR-4。
（2）将600份异氰酸酯溶液PM-2010加入到EvolutionVR喷涂发泡机的B组分料桶中。
（3）首先将A比例泵和B比例泵的比例系数设定为1∶3，通过A提料泵将喷涂发泡机中A组分料桶中的A组分输送到A比例泵中，通过A比例泵增压将A组分通过A料管打入到喷涂发泡机中装料腔体中；通过B提料泵将喷涂发泡机中B组分料桶中的B组分输送到B比例泵中，通过B比例泵增压将B组分通过B料管打入到喷涂发泡机中装料腔体中，A组分与B组分在装料腔体中进行混合，其中A比例泵和B比例泵、A料管和B料管的温度均设定为40℃；
（4）通过输送到装料腔体中的高压气将混合后的混合物喷出到待喷涂的贮箱表面，完成高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料在贮箱的喷涂成型。
二、性能指标如下：
密度40kg/m3；
压缩强度按照GJB1585A-2004测试，强度为0.3MPa；
闭孔率按专用方法测试，闭孔率达到90%；
阻燃性能按照GB/T2406.2-2009测试，氧指数达到28%。
分解温度在173℃。
实施例2
一、制备过程如下：
（1）将多元醇与匀泡剂、发泡剂、阻燃剂、催化剂混合搅拌均匀，得到混合物A组分，加入到EvolutionVR喷涂发泡机中的A组分料桶中。
各组分的的质量份数及组成如下：
多元醇为100份的H9606；
匀泡剂为16份的JSY-2000；
发泡剂为30份HCFC-141b；
阻燃剂为10份TCPP；
催化剂为3份TMR-4；
（2）将560份异氰酸酯溶液PM-2010加入到EvolutionVR喷涂发泡机的B组分料桶中。
（3）首先将A比例泵和B比例泵的比例系数设定为1∶3.5，通过A提料泵将喷涂发泡机中A组分料桶中的A组分输送到A比例泵中，通过A比例泵增压将A组分通过A料管打入到喷涂发泡机中装料腔体中；通过B提料泵将喷涂发泡机中B组分料桶中的B组分输送到B比例泵中，通过B比例泵增压将B组分通过B料管打入到喷涂发泡机中装料腔体中，A组分与B组分在装料腔体中进行混合，其中A比例泵和B比例泵、A料管和B料管的温度均设定为35℃；
（4）通过输送到装料腔体中的高压气将混合后的混合物喷出到待喷涂的贮箱表面，完成高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料在贮箱的喷涂成型。
二、性能指标如下：
密度65kg/m3；
压缩强度按照GJB1585A-2004测试，强度为0.4MPa；
闭孔率按专用方法测试，闭孔率达到95%；
阻燃性能按照GB/T2406.2-2009测试，氧指数达到32%。
分解温度在182℃。
实施例3
一、制备过程如下：
（1）将多元醇与匀泡剂、发泡剂、阻燃剂、催化剂混合搅拌均匀，得到混合物A组分，加入到EvolutionVR喷涂发泡机中的A组分料桶中。
各组分的质量份数及组成如下：
多元醇为100份的4110；
匀泡剂为15份的LK221；
发泡剂为40份的HCFC-141b；
阻燃剂为10份的FR530；
催化剂为3份的TMR-4；
（2）将600份异氰酸酯溶液PM-2010加入到EvolutionVR喷涂发泡机的B组分料桶中。
（3）首先将A比例泵和B比例泵的比例系数设定为1∶3.7，通过A提料泵将喷涂发泡机中A组分料桶中的A组分输送到A比例泵中，通过A比例泵增压将A组分通过A料管打入到喷涂发泡机中装料腔体中；通过B提料泵将喷涂发泡机中B组分料桶中的B组分输送到B比例泵中，通过B比例泵增压将B组分通过B料管打入到喷涂发泡机中装料腔体中，A组分与B组分在装料腔体中进行混合，其中A比例泵和B比例泵、A料管和B料管的温度均设定为38℃；
（4）通过输送到装料腔体中的高压气将混合后的混合物喷出到待喷涂的方舱表面，完成高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料在方舱的喷涂成型。
二、性能指标如下：
密度55kg/m3；
压缩强度按照GJB1585A-2004测试，强度为0.3MPa；
闭孔率按专用方法测试，闭孔率达到93%；
阻燃性能按照GB/T2406.2-2009测试，氧指数达到29%。
分解温度在176℃。
实施例4
一、制备过程如下：
（1）将多元醇与匀泡剂、发泡剂、阻燃剂、催化剂混合搅拌均匀，得到混合物A组分，加入到EvolutionVR喷涂发泡机中的A组分料桶中。
各组分的的质量份数及组成如下：
多元醇为100份的DQ350；
匀泡剂为15份的JSY-2000；
发泡剂为50份的HCFC-141b；
阻燃剂为15份的TCPP；
催化剂为3份的TMR-4；
（2）将600份异氰酸酯溶液PM-2010加入到EvolutionVR喷涂发泡机的B组分料桶中。
（3）首先将A比例泵和B比例泵的比例系数设定为1∶3.3，通过A提料泵将喷涂发泡机中A组分料桶中的A组分输送到A比例泵中，通过A比例泵增压将A组分通过A料管打入到喷涂发泡机中装料腔体中；通过B提料泵将喷涂发泡机中B组分料桶中的B组分输送到B比例泵中，通过B比例泵增压将B组分通过B料管打入到喷涂发泡机中装料腔体中，A组分与B组分在装料腔体中进行混合，其中A比例泵和B比例泵、A料管和B料管的温度均设定为40℃；
（4）通过输送到装料腔体中的高压气将混合后的混合物喷出到待喷涂的方舱表面，完成高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料在方舱的喷涂成型。
二、性能指标如下：
密度40kg/m3；
压缩强度按照GJB1585A-2004测试，强度为0.3MPa；
闭孔率按专用方法测试，闭孔率达到98%；
阻燃性能按照GB/T2406.2-2009测试，氧指数达到30%。
分解温度在190℃。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (1)
1.喷涂发泡成型的高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)、将多元醇与匀泡剂、发泡剂、阻燃剂、催化剂混合搅拌均匀，得到混合物A组分，加入到EvolutionVR喷涂发泡机中的A组分料桶中；
各组分的质量份数及组成如下：
多元醇为100份的DQ350；
匀泡剂为15份的JSY-2000；
发泡剂为50份的HCFC-141b；
阻燃剂为15份的TCPP；
催化剂为3份的TMR-4；
(2)、将600份异氰酸酯溶液PM-2010加入到EvolutionVR喷涂发泡机的B组分料桶中；
(3)、首先将A比例泵和B比例泵的比例系数设定为1：3.3，通过A提料泵将喷涂发泡机中A组分料桶中的A组分输送到A比例泵中，通过A比例泵增压将A组分通过A料管打入到喷涂发泡机中装料腔体中；通过B提料泵将喷涂发泡机中B组分料桶中的B组分输送到B比例泵中，通过B比例泵增压将B组分通过B料管打入到喷涂发泡机中装料腔体中，A组分与B组分在装料腔体中进行混合，其中A比例泵和B比例泵、A料管和B料管的温度均设定为40℃；
(4)、通过输送到装料腔体中的高压气将混合后的混合物喷出到待喷涂的方舱表面，完成高阻燃聚异氰脲酸酯泡沫塑料在方舱的喷涂成型。
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