CN103570903B - 环保型板材用组合聚醚、聚氨酯原料组合物、硬质聚氨酯泡沫及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保型板材用组合聚醚、硬质聚氨酯泡沫及其制备方法。该组合聚醚包括下述重量份数的组分：聚醚多元醇SU-450L？2-4份、聚酯多元醇PS-23526-8份，泡沫稳定剂0.2-0.3份，催化剂0.3-0.5份，烷烃类发泡剂0.8-1.0份，水0.18-0.22份和阻燃剂2-3份。本发明采用烷烃类发泡剂，具有零ODP值和低GWP值。本发明的硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能、尺寸稳定性和抗压强度等各方面性能都很优异。本发明的聚氨酯原料组合物在使用过程中烟密度低，对环境友好，可操作性强，在建筑行业有广泛的应用前景。

Description

环保型板材用组合聚醚、聚氨酯原料组合物、硬质聚氨酯泡沫及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及聚氨酯领域，尤其涉及一种组合聚醚、一种聚氨酯原料组合物，以及由该原料组合物制得的硬质聚氨酯泡沫及其制备方法和用途。
背景技术
2005年以来，中国建筑节能的标准明显提高，要实现2020年65%的节能目标，需要对430亿平方米的建筑外墙进行全面节能措施。
硬质聚氨酯泡沫塑料是作为优异的保温材料，同时还具有隔音、防潮、耐腐蚀等诸多优点，被广泛的用于冰箱冰柜、供热、热水器等行业。在发达国家硬质聚氨酯泡沫的销售市场以建筑为主，占50%以上，制冷行业则占20%左右；然而在中国，其在冷藏行业中的消费占50%以上，而建筑行业仅为19.2%。因此，硬质聚氨酯泡沫在建筑行业有非常大的潜在市场。
从2007年开始，聚氨酯行业积极的推广外墙保温用喷涂组合聚醚，经过几年的发展其缺点逐渐暴露出来，由于喷涂施工过程中雾化的小液滴会随着风飘散在空气中，因此对当地环境造成一定的污染，尤其是，对施工人员造成身体伤害。并且，由于该种组合聚醚中多采用的一氟二氯甲烷为发泡剂，其消耗臭氧潜能值为0.11和全球变暖潜能值为700。同时，喷涂施工对环境的要求也是比较苛刻的，如墙体的湿度、墙体的温度、环境温度、外界的风力等都有较高的要求，因此喷涂组合聚醚的应用受到一定的限制。
出于减少对环境的污染和施工人员的保护，全年施工的可操作性，以及环保要求等方面。不受气候条件影响，并且可以批量化、标准化生产的环保的氨酯泡沫板材成为建筑保温领域研究的新方向，因此亟需一种组合聚醚，用于制备可用作保温材料的硬质聚氨酯泡沫。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于克服了现有的聚氨酯原料在喷涂施工过程中的雾化液滴对环境造成污染，且使用条件要求过高，可操作性较差的缺陷，提供了一种组合聚醚，聚氨酯原料组合物、硬质聚氨酯泡沫及其制备方法和用途。本发明的硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能、尺寸稳定性和抗压强度等各方面性能都很优异。本发明的聚氨酯原料组合物在使用过程中对环境友好无雾化液滴，可操作性强，同时具有零消耗臭氧潜能值（简称ODP值）和低全球变暖潜能值（简称GWP值），在建筑行业有广泛的应用前景。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。
本发明提供了一种组合聚醚，其包括下述重量份数的组分：聚醚多元醇SU-450L2-4份、聚酯多元醇PS-23526-8份，泡沫稳定剂0.2-0.3份，催化剂0.3-0.5份，烷烃类发泡剂0.8-1.0份，水0.18-0.22份和阻燃剂2-3份。
其中，所述的聚醚多元醇SU-450L购自于山东蓝星东大化工有限责任公司，其25℃下的粘度为6000-10000mPa·s，官能度为4.3-4.7，羟值为440-460mgKOH/g，水分小于0.1wt%。
其中，所述的聚酯多元醇PS-2352购自于南京金陵斯泰潘化学有限公司，其25℃下的粘度为2000-4500mPa·s，官能度为2，羟值为230-250mgKOH/g，水分小于0.1wt%，酸值小于1mgKOH/g。
其中，所述的泡沫稳定剂可为硬质聚氨酯泡沫领域常规使用的各种泡沫稳定剂，较佳地为硅酮类泡沫稳定剂，更佳地为赢创德固赛公司生产的泡沫稳定剂B8525、泡沫稳定剂B8545、美国空气产品（AirProducts）公司生产的泡沫稳定剂DC5598和泡沫稳定剂DC193中的一种或多种，最佳地为泡沫稳定剂B8525。
其中，所述的催化剂可为本领域常规使用的催化剂，一般为胺类催化剂和/或有机金属催化剂，较佳地为叔胺类催化剂，更佳地为美国AirProducts公司生产的N,N’-二甲基苄胺、DabcoTMR-2和Dabco33-LV混合而成的复合催化剂。所述的复合催化剂中，N,N’-二甲基苄胺、DabcoTMR-2和Dabco33-LV的质量比较佳地为1:2:1-1:2:2。
其中，所述的烷烃类发泡剂可为本领域常规使用的烷烃类发泡剂，较佳地为环戊烷、正戊烷和异戊烷中的一种或多种，更佳地为正戊烷。
其中，所述的水可为本领域常规使用的水，较佳地为去离子水。
其中，所述的阻燃剂可为本领域常规使用的阻燃剂，较佳地为磷酸三(2-氯-1-甲基乙基)酯（简称TCPP）、磷酸三(β-氯乙基)酯（简称TCEP）和甲基膦酸二甲酯（简称DMMP）中的一种或多种。
本发明的组合聚醚可根据本领域的常规方法进行制备。本发明较佳地将上述各组分按其重量份数在常温下搅拌混合，放料即得。其中，所述搅拌的转速较佳地为450-550转/分钟，更佳地为500转/分钟。所述搅拌的时间较佳地为0.5-1小时。所述的搅拌较佳地在混合釜中进行。所述的混合釜较佳地为不锈钢混合釜。
本发明还提供了一种聚氨酯原料组合物，其包括所述的组合聚醚以及异氰酸酯。
其中，所述的组合聚醚和所述的异氰酸酯的质量比可根据本领域常规方法进行选择，较佳地为1:1.5-1:2.0，更佳地为1:1.5。
其中，所述的异氰酸酯可为本领域常规使用的异氰酸酯，较佳地为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，又称聚合MDI。所述的异氰酸酯更佳地为烟台万华聚氨酯股份有限公司生产的异氰酸酯PM-200。
本发明的聚氨酯原料组合物在使用前，所述的组合聚醚以及所述异氰酸酯始终不相接触，因此可以套装的形式出售和保存该聚氨酯原料组合物，使用时将所述的组合聚醚和所述异氰酸酯混合，即可。
本发明还提供了一种硬质聚氨酯泡沫的制备方法，其包括下述步骤：将所述聚氨酯原料组合物混合，发泡，浇注成型，即得。
其中，所述发泡的方法和条件可为本领域常规的方法和条件。所述的发泡较佳地采用高压发泡机。所述发泡的温度较佳地为20-25℃。
其中，所述浇注成型的方法和条件可为本领域常规的方法和条件。所述浇注成型较佳地在双履带连续成型机中进行。所述履带的温度较佳地为45-60℃，更佳地为50-60℃。所述浇注的目标物可以为建筑行业中常规使用的材料，所述的目标物较佳地为彩钢板、压花铝板、无纺布或水泥卷纸，更佳地为水泥卷纸。
本发明中，所述的硬质聚氨酯泡沫一般为硬质聚氨酯泡沫板材，所述的硬质聚氨酯泡沫板材的厚度一般为20mm-200mm。
本发明还提供了一种由上述制备方法制得的硬质聚氨酯泡沫。
本发明还提供了所述的硬质聚氨酯泡沫作为保温材料在建筑外墙、中央空调管道等中的应用。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
（1）本发明的硬质聚氨酯泡沫中苯环的含量高，使得硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能、耐高温和机械性能得到改善；
（2）本发明的硬质聚氨酯泡沫具有优异的阻燃性能、尺寸稳定性和抗压强度等；
（3）本发明较佳地以戊烷作为发泡剂，该组合聚醚的ODP值为零、GWP值为10左右，具有零ODP值和低GWP值，较常规的发泡剂（其GWP值在70以上）具有更低的GWP值；
（4）本发明的组合聚醚，符合硬质聚氨酯泡沫板材连续化、批量化生产的工艺要求；
（5）本发明的聚氨酯原料组合物在使用过程中烟密度低，对环境友好，可操作性强，在建筑行业有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中，所用的原料份数均为重量份，所用的原料来源如下：
阻燃聚酯多元醇PS-2352购于南京金陵斯泰潘化学有限公司；
聚醚多元醇SU-450L购于山东蓝星东大化工有限责任公司；
硅酮类泡沫稳定剂B8525购于赢创德固赛公司；
聚氨酯催化剂N,N’-二甲基苄胺、DabcoTMR-2和Dabco33-LV购于空气产品公司；
阻燃剂TCPP购于江苏法力克化工有限公司；
正戊烷购于北京东方亚科力化工科技有限公司；
异氰酸酯为聚合MDI，购于烟台万华聚氨酯合成材料有限公司，型号PM-200。
实施例1
（1）组合聚醚的制备：
聚醚多元醇SU-450L2份、聚酯多元醇PS-23528份，泡沫稳定剂B85250.2份，催化剂N,N’-二甲基苄胺0.1份、DabcoTMR-20.2份和Dabco33-LV0.1份，发泡剂正戊烷0.9份，水0.2份和阻燃剂TCPP2.5份。
根据上述配方，将各成分加入不锈钢混合釜内，室温下以500转/分的转速搅拌1小时，放料即得。
（2）硬质聚氨酯泡沫板材的制备：
将实施例1的组合聚醚与异氰酸酯PM-200按照质量比1:1.5于20℃混合，于20-25℃在高压发泡机中发泡，注入双履带连续成型机中，履带温度50-60℃，制得芯部密度约为40Kg/m3的硬质聚氨酯泡沫板材，其浇注面材为彩钢板，该硬质聚氨酯泡沫的物理性能见表1。
对比实施例1
（1）组合聚醚的制备：
将聚醚多元醇YD10506份，聚醚多元醇NJ41104份，硅酮类泡沫稳定剂0.2份，催化剂N,N’-二甲基苄胺0.1份、DabcoTMR-20.2份和Dabco33-LV0.2份，发泡剂正戊烷0.8份，水0.18份和阻燃剂TCPP2.5份。
根据上述配方，将各成分加入不锈钢混合釜内，室温下以500转/分的转速搅拌1小时，放料即得。
（2）硬质聚氨酯泡沫保温材料的制备：
将对比实施例1的组合聚醚与异氰酸酯PM-200按照质量比1:1.0于20℃混合，发泡，注入模具中制得芯部密度约为40Kg/m3的硬质聚氨酯泡沫保温材料，该硬质聚氨酯泡沫的物理性能见表1。
表1实施例1和对比实施例1的硬质聚氨酯泡沫的物理性能
实施例2
（1）组合聚醚的制备：
聚醚多元醇SU-450L4份、聚酯多元醇PS-23526份，泡沫稳定剂B85250.2份，催化剂N,N’-二甲基苄胺0.1份、DabcoTMR-20.2份和Dabco33-LV0.2份，发泡剂正戊烷0.9份，水0.2份和阻燃剂TCPP2.5份。
根据上述配方，将各成分加入不锈钢混合釜内，室温下以500转/分的转速搅拌1小时，放料即得。
（2）硬质聚氨酯泡沫板材的制备：
将实施例2的组合聚醚与异氰酸酯PM-200按照质量比1:1.5于20℃混合，于20-25℃在高压发泡机中发泡，注入双履带连续成型机中，履带温度50-60℃，制得芯部密度约为40Kg/m3的硬质聚氨酯泡沫板材，其浇注面材为彩钢板，该硬质聚氨酯泡沫的物理性能见表2。
对比实施例2
（1）组合聚醚的制备：
将聚醚多元醇YD10504份，聚醚多元醇NJ41106份，硅酮类泡沫稳定剂0.2份，催化剂N,N’-二甲基苄胺0.1份、DabcoTMR-20.2份和Dabco33-LV0.2份，发泡剂正戊烷0.8份，水0.18份和阻燃剂TCPP2.5份。
根据上述配方，将各成分加入不锈钢混合釜内，室温下以500转/分的转速搅拌1小时，放料即得硬质聚氨酯泡沫用组合聚醚。
（2）硬质聚氨酯泡沫保温材料的制备：
将对比实施例2的组合聚醚与异氰酸酯PM-200按照质量比1:1.0于20℃混合，发泡，注入模具中制得芯部密度约为40Kg/m3的硬质聚氨酯泡沫保温材料，该硬质聚氨酯泡沫的物理性能见表2。
表2实施例2和对比实施例2的硬质聚氨酯泡沫的物理性能
实施例3
（1）组合聚醚的制备：
聚醚多元醇SU-450L3份、聚酯多元醇PS-23527份，泡沫稳定剂B85250.2份，催化剂N,N’-二甲基苄胺0.1份、DabcoTMR-20.2份和Dabco33-LV0.15份，发泡剂正戊烷0.9份，水0.2份和阻燃剂TCPP2.5份。
根据上述配方，将各成分加入不锈钢混合釜内，室温下以500转/分的转速搅拌1小时，放料即得。
（2）硬质聚氨酯泡沫板材的制备：
将实施例3的组合聚醚与异氰酸酯PM-200按照质量比1:1.5于20℃混合，于20-25℃在高压发泡机中发泡，注入双履带连续成型机中，履带温度50-60℃，制得芯部密度约为40Kg/m3的硬质聚氨酯泡沫板材，其浇注面材为彩钢板，该硬质聚氨酯泡沫的物理性能见表2。
对比实施例3
（1）组合聚醚的制备：
将聚醚多元醇SA4605份，聚醚多元醇DD41105份，硅酮类泡沫稳定剂0.2份，催化剂N,N’-二甲基苄胺0.1份、DabcoTMR-20.2份和Dabco33-LV0.2份，发泡剂正戊烷0.8份，水0.18份和阻燃剂TCPP2.5份。
根据上述配方，将各成分加入不锈钢混合釜内，室温下以500转/分的转速搅拌1小时，放料即得。
（2）硬质聚氨酯泡沫保温材料的制备：
将对比实施例3的组合聚醚与异氰酸酯PM-200按照质量比1:1.0于20℃混合，发泡，注入模具中制得芯部密度约为40Kg/m3的硬质聚氨酯泡沫保温材料，该硬质聚氨酯泡沫的物理性能见表3。
表3实施例3和对比实施例3的硬质聚氨酯泡沫的物理性能
由上述实施例1-3和对比实施例1-3可见，本发明的聚氨酯原料组合物在使用过程中烟密度低，对环境友好，可操作性强，在建筑行业有广泛的应用前景。本发明的硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能、尺寸稳定性和抗压强度等各方面性能都很优异。

Claims (11)

1.一种组合聚醚，其包括下述重量份数的组分：聚醚多元醇SU-450L2-4份、聚酯多元醇PS-23526-8份，泡沫稳定剂0.2-0.3份，催化剂0.3-0.5份，烷烃类发泡剂0.8-1.0份，水0.18-0.22份和阻燃剂2-3份；所述的泡沫稳定剂为硅酮类泡沫稳定剂。
2.如权利要求1所述的组合聚醚，其特征在于，所述的催化剂为叔胺类催化剂；和/或，所述的烷烃类发泡剂为环戊烷、正戊烷和异戊烷中的一种或多种；和/或，所述的水为去离子水；和/或，所述的阻燃剂为磷酸三(2-氯-1-甲基乙基)酯、磷酸三(β-氯乙基)酯和甲基膦酸二甲酯中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的组合聚醚，其特征在于，所述的泡沫稳定剂为泡沫稳定剂B8525、泡沫稳定剂B8545、泡沫稳定剂DC5598和泡沫稳定剂DC193中的一种或多种；和/或，所述的催化剂为N,N’-二甲基苄胺、DabcoTMR-2和Dabco33-LV混合而成的复合催化剂。
4.如权利要求3所述的组合聚醚，其特征在于，所述的复合催化剂中，N,N’-二甲基苄胺、DabcoTMR-2和Dabco33-LV的质量比为1:2:1-1:2:2。
5.一种聚氨酯原料组合物，其包括如权利要求1-4任一项所述的组合聚醚以及异氰酸酯。
6.如权利要求5所述的聚氨酯原料组合物，其特征在于，所述的组合聚醚和所述的异氰酸酯的质量比为1:1.5-1:2.0；和/或，所述的异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
7.如权利要求6所述的聚氨酯原料组合物，其特征在于，所述的异氰酸酯为异氰酸酯PM-200。
8.一种硬质聚氨酯泡沫的制备方法，其包括下述步骤：将如权利要求5～7任一项所述的聚氨酯原料组合物混合，发泡，浇注成型，即得。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的发泡采用高压发泡机；所述发泡的温度为20-25℃；和/或，所述浇注成型在双履带连续成型机中进行；所述履带的温度为45-60℃。
10.如权利要求8或9所述的制备方法制得的硬质聚氨酯泡沫。
11.如权利要求10所述的硬质聚氨酯泡沫作为保温材料在建筑外墙或中央空调管道中的应用。
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