CN103626949A - 聚氨酯泡沫及其原料组合物、组合聚醚和应用 - Google Patents

聚氨酯泡沫及其原料组合物、组合聚醚和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了聚氨酯泡沫及其原料组合物、组合聚醚和应用，该组合聚醚包括下述质量份的组分：100份多元醇混合物、1.5-3份泡沫稳定剂、1-1.5份水、2-3.5份催化剂和18-25份发泡剂；多元醇混合物由聚醚多元醇和苯酐聚酯多元醇组成，聚醚多元醇和苯酐聚酯多元醇的质量比为7:3-9:1；聚醚多元醇在25℃下的粘度为2500-17000mPa·s，羟值为380-500mgKOH/g，酸值在0.15mgKOH/g以下，数均分子量为350-500。该组合聚醚绿色环保，使用时不会破坏臭氧层。本发明的聚氨酯泡沫的导热系数低，能达到很好的保温效果，其尺寸稳定性和压缩强度高，在太阳能行业有极大的应用价值。

Description

聚氨酯泡沫及其原料组合物、组合聚醚和应用
技术领域
本发明涉及聚氨酯领域，尤其涉及一种聚氨酯泡沫及其原料组合物、组合聚醚和应用。
背景技术
硬质聚氨酯泡沫塑料由于绝热性能好、密度低、强度高等优点在保温、制冷、太阳能等行业领域得到广泛应用，但随着各行业对环保、低能耗等性要求的提高，原有聚氨酯泡沫材料所制得的聚氨酯制品使用过程中保温效果较差，能耗较高。
新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。目前，各国政府都将太阳能资源的利用作为国家可持续发展战略的重要内容。聚氨酯模塑硬泡由于绝热性能好、密度低、强度高等优点在太阳能行业领域得到广泛应用。但随着对环保、低能耗等性要求的提高，开发无氟环保、低导热率的聚氨酯硬泡组合料是太阳能行业的趋势。
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泡沫保温性能不佳，能耗高，对环境造成污染的缺陷，提供了一种聚氨酯泡沫及其原料组合物、组合聚醚和应用。本发明的组合聚醚绿色环保，使用时不会破坏臭氧层。本发明的聚氨酯泡沫的导热系数低，能达到很好的保温效果，其尺寸稳定性和压缩强度高，在太阳能行业有极大的应用价值。
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，其包括下述质量份的组分：100份多元醇混合物、1.5份-3份泡沫稳定剂、1份-1.5份水、2份-3.5份催化剂和18份-25份发泡剂；所述的多元醇混合物由聚醚多元醇和苯酐聚酯多元醇组成，所述聚醚多元醇和苯酐聚酯多元醇的质量比为7:3-9:1；所述的聚醚多元醇为由蔗糖、山梨醇、甘油和乙二胺中的一种或多种与环氧乙烷和/或环氧丙烷加成聚合而成，所述聚醚多元醇在25℃下的粘度为2500-17000mPa·s，所述聚醚多元醇的羟值为380-500mgKOH/g，所述聚醚多元醇的酸值在0.15mgKOH/g以下，所述聚醚多元醇的数均分子量为350-500。
其中，所述的聚醚多元醇较佳地为淄博诺立化工有限公司生产的聚醚多元醇NL2011、河北亚东化工集团生产的聚醚多元醇YD-401P和蓝星东大化工有限责任公司生产的聚醚多元醇SA-380中的一种或多种。所述的聚醚多元醇更佳地为聚醚多元醇NL2011、聚醚多元醇YD-401P和聚醚多元醇SA-380的混合物，其中聚醚多元醇NL2011：聚醚多元醇YD-401P：聚醚多元醇SA-380的质量比为（4-5）:（0.5-1.5）:（4-5）。
其中，所述的苯酐聚酯多元醇可为本领域适用于硬质聚氨酯泡沫的常规苯酐聚酯多元醇。所述苯酐聚酯多元醇的数均分子量较佳地为150-750。所述苯酐聚酯多元醇在25℃下的粘度较佳地为2200-4500mPa·s。所述苯酐聚酯多元醇的羟值较佳地为300-340mgKOH/g。所述苯酐聚酯多元醇的酸值较佳地为2-3mgKOH/g。所述的苯酐聚酯多元醇更佳地为南京金陵斯泰潘化学有限公司生产的聚酯多元醇PS-3152。
其中，所述的泡沫稳定剂可为本领域常规使用的泡沫稳定剂，较佳地为赢创德固赛（中国）投资有限公司生产的泡沫稳定剂B8545。
其中，所述的催化剂可为本领域常规使用的催化剂，较佳地为空气化工产品（中国）投资有限公司生产的催化剂PC5、催化剂PC77和苄胺中的一种或多种。所述的催化剂更佳地为催化剂PC5、催化剂PC77和苄胺的混合物，其中催化剂PC5：催化剂PC77：苄胺的质量比为（0.5-1）:（2.5-3.5）:（4.5-5.5）。
其中，所述的发泡剂可为本领域常规使用的发泡剂，较佳地为发泡剂HFC-365mfc。
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。
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质量百分比在常温下搅拌混合，放料即得。其中，所述搅拌的转速较佳地为200-300转/分钟。所述搅拌的时间较佳地为25-30分钟。所述的搅拌较佳地在反应釜中进行。
本发明还提供了一种聚氨酯泡沫原料组合物，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100:105-100:110。
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
本发明的聚氨酯泡沫原料组合物在使用前，所述的组合聚醚以及所述的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原料组合物，使用时将所述的组合聚醚和所述的异氰酸酯混合，即可。
本发明还提供了一种聚氨酯泡沫，其由所述的聚氨酯泡沫原料组合物制得。
其中，所述聚氨酯泡沫的制备方法为本领域聚氨酯泡沫的常规制备方法，如用高压发泡机浇注、用喷涂机喷涂或手工混合浇注等。本发明的聚氨酯泡沫制备方法优选高压发泡机浇注的方式进行。
本发明还提供了所述聚氨酯泡沫作为保温材料的应用。
其中，所述的保温材料较佳地为太阳能行业中所使用的保温材料。
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：
本发明的组合聚醚绿色环保，使用时不会破坏臭氧层。本发明的聚氨酯泡沫的导热系数低，能达到很好的保温效果，其尺寸稳定性和压缩强度高，在太阳能行业有极大的应用价值。
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，所用的份数均为质量份，所用的原料来源如下：
聚醚多元醇NL2011为淄博诺立化工有限公司生产；
聚醚多元醇YD-401P为河北亚东化工集团生产；
聚醚多元醇SA-380为蓝星东大化学工业有限责任公司生产；
聚酯多元醇PS-3152为南京金陵斯泰潘化学有限公司生产；
泡沫稳定剂B8545为赢创德固赛（中国）投资有限公司生产；
催化剂PC5为空气化工产品（中国）投资有限公司生产；
催化剂PC77为空气化工产品（中国）投资有限公司生产；
苄胺为江都大江化工实业有限公司生产；
发泡剂HFC-365mfc为苏威氟化学有限公司生产；
异氰酸酯PM-200为烟台万华聚氨酯股份有限公司生产。
实施例1：
（1）制备组合聚醚：
70份聚醚多元醇混合物、30份聚酯多元醇PS-3152、2份泡沫稳定剂B8545、1.0份去离子水、3份催化剂和25份发泡剂HFC-365mfc；其中，聚醚多元醇混合物为聚醚多元醇NL2011、聚醚多元醇YD-401P和聚醚多元醇SA-380按质量比5:1:4的比例混合而成的；催化剂为催化剂PC5、催化剂PC77和苄胺按质量比1:3:5的比例混合而成的。
按照以上配方将各种原料投入反应釜中，常温下在转速300转/分钟的条件下搅拌25分钟，制得组合聚醚。
（2）制备聚氨酯泡沫：将实施例1中的组合聚醚与异氰酸酯PM-200按照质量比100:105的比例混合，在转速为3000rpm的搅拌器上搅拌8秒钟，至混合均匀，反应后即得。
制得的聚氨酯泡沫根据GB10295-88要求，测得其导热系数为16.65mW/m·k。根据GB8811-88要求，测得其尺寸稳定性为（-30℃，24h）0.26%、（100℃，48h）0.34%。根据GB8813-88要求，测得其抗压强度垂直方向为215KPa、水平方向163KPa。
实施例2：
（1）制备组合聚醚：
80份聚醚多元醇混合物、20份聚酯多元醇PS-3152、2.5份泡沫稳定剂B8545、1.2份去离子水、2.5份催化剂和22份发泡剂HFC-365mfc；其中，聚醚多元醇混合物为聚醚多元醇NL2011、聚醚多元醇YD-401P和聚醚多元醇SA-380按质量比5:1:4的比例混合而成的；催化剂为催化剂PC5、催化剂PC77和苄胺按质量比1:3:5的比例混合而成的。
按照以上配方将各种原料投入反应釜中，常温下在转速300转/分钟的条件下搅拌30分钟，制得组合聚醚。
（2）制备聚氨酯泡沫：将实施例2中的组合聚醚与异氰酸酯PM-200按照质量比100:105的比例混合，在转速为3000rpm的搅拌器上搅拌8秒钟，至混合均匀，反应后即得。
制得的聚氨酯泡沫根据GB10295-88要求，测得其导热系数为16.68mW/m·k。根据GB8811-88要求，测得其尺寸稳定性为（-30℃，24h）0.28%、（100℃，48h）0.37%。根据GB8813-88要求，测得其抗压强度垂直方向为225KPa、水平方向168KPa。
实施例3：
（1）制备组合聚醚：
90份聚醚多元醇混合物、10份聚酯多元醇PS-3152、3份泡沫稳定剂B8545、1.5份去离子水、2份催化剂和20份发泡剂HFC-365mfc；其中，聚醚多元醇混合物为聚醚多元醇NL2011、聚醚多元醇YD-401P和聚醚多元醇SA-380按质量比5:1:4的比例混合而成的；催化剂为催化剂PC5、催化剂PC77和苄胺按质量比1:3:5的比例混合而成的。
按照以上配方将各种原料投入反应釜中，常温下在转速200转/分钟的条件下搅拌25分钟，制得组合聚醚。
（2）制备聚氨酯泡沫：将实施例3中的组合聚醚与异氰酸酯PM-200按照质量比100:110的比例混合，在转速为3000rpm的搅拌器上搅拌8秒钟，至混合均匀，反应后即得。
制得的聚氨酯泡沫根据GB10295-88要求，测得其导热系数为16.57mW/m·k。根据GB8811-88要求，测得其尺寸稳定性为（-30℃，24h）0.29%、（100℃，48h）0.38%。根据GB8813-88要求，测得其抗压强度垂直方向为217KPa、水平方向165KPa。
实施例4：
（1）制备组合聚醚：
85份聚醚多元醇混合物、15份聚酯多元醇PS-3152、1.5份泡沫稳定剂B8545、1.5份去离子水、2.5份催化剂和18份发泡剂HFC-365mfc；其中，聚醚多元醇混合物为聚醚多元醇NL2011、聚醚多元醇YD-401P和聚醚多元醇SA-380按质量比4:0.5:4的比例混合而成的；催化剂为催化剂PC5、催化剂PC77和苄胺按质量比0.5:2.5:4.5的比例混合而成的。
按照以上配方将各种原料投入反应釜中，常温下在转速200转/分钟的条件下搅拌25分钟，制得组合聚醚。
（2）制备聚氨酯泡沫：将实施例4中的组合聚醚与异氰酸酯PM-200按照质量比100:110的比例混合，在转速为3000rpm的搅拌器上搅拌8秒钟，至混合均匀，反应后即得。
制得的聚氨酯泡沫根据GB10295-88要求，测得其导热系数为16.58mW/m·k。根据GB8811-88要求，测得其尺寸稳定性为（-30℃，24h）0.27%、（100℃，48h）0.38%。根据GB8813-88要求，测得其抗压强度垂直方向为216KPa、水平方向169KPa。
实施例5：
（1）制备组合聚醚：
80份聚醚多元醇混合物、20份聚酯多元醇PS-3152、2.5份泡沫稳定剂B8545、1.2份去离子水、2.5份催化剂和22份发泡剂HFC-365mfc；其中，聚醚多元醇混合物为聚醚多元醇NL2011、聚醚多元醇YD-401P和聚醚多元醇SA-380按质量比5:1.5:5的比例混合而成的；催化剂为催化剂PC5、催化剂PC77和苄胺按质量比1:3.5:5.5的比例混合而成的。
按照以上配方将各种原料投入反应釜中，常温下在转速300转/分钟的条件下搅拌30分钟，制得组合聚醚。
（2）制备聚氨酯泡沫：将实施例5中的组合聚醚与异氰酸酯PM-200按照质量比100:105的比例混合，在转速为3000rpm的搅拌器上搅拌8秒钟，至混合均匀，反应后即得。
制得的聚氨酯泡沫根据GB10295-88要求，测得其导热系数为16.55mW/m·k。根据GB8811-88要求，测得其尺寸稳定性为（-30℃，24h）0.28%、（100℃，48h）0.39%。根据GB8813-88要求，测得其抗压强度垂直方向为219KPa、水平方向166KPa。
目前市场上所使用的聚氨酯原料组合物所制得的聚氨酯泡沫的导热系数在19.0-20.0mW/m·k，尺寸稳定性（-30℃，24h）为0.4%-0.5%、（100℃，48h）0.6%-0.9%，压缩强度垂直方向190-205KPa、水平方向120-140KPa。
从实施例1-3可以看出，采用本发明的聚氨酯泡沫的导热系数在16.6mW/m·k左右，远优于现有的导热系数在19mW/m·k左右的聚氨酯泡沫，同时，本发明的聚氨酯泡沫的尺寸稳定性及压缩强度也明显优于市场上现有的聚氨酯泡沫材料。

Claims (10)

1.一种组合聚醚，其包括下述质量份的组分：100份多元醇混合物、1.5-3份泡沫稳定剂、1-1.5份水、2-3.5份催化剂和18-25份发泡剂；所述的多元醇混合物由聚醚多元醇和苯酐聚酯多元醇组成，所述聚醚多元醇和苯酐聚酯多元醇的质量比为7:3-9:1；所述的聚醚多元醇为由蔗糖、山梨醇、甘油和乙二胺中的一种或多种与环氧乙烷和/或环氧丙烷加成聚合而成，所述聚醚多元醇在25℃下的粘度为2500-17000mPa·s，所述聚醚多元醇的羟值为380-500mgKOH/g，所述聚醚多元醇的酸值在0.15mgKOH/g以下，所述聚醚多元醇的数均分子量为350-500。
2.如权利要求1所述的组合聚醚，其特征在于，所述的聚醚多元醇为聚醚多元醇NL2011、聚醚多元醇YD-401P和聚醚多元醇SA-380中的一种或多种；和/或，所述苯酐聚酯多元醇的数均分子量为150-750；所述苯酐聚酯多元醇在25℃下的粘度为2200-4500mPa·s；所述苯酐聚酯多元醇的羟值为300-340mgKOH/g；所述苯酐聚酯多元醇的酸值为2-3mgKOH/g。
3.如权利要求2所述的组合聚醚，其特征在于，所述的聚醚多元醇为聚醚多元醇NL2011、聚醚多元醇YD-401P和聚醚多元醇SA-380的混合物，其中聚醚多元醇NL2011：聚醚多元醇YD-401P：聚醚多元醇SA-380的质量比为（4-5）:（0.5-1.5）:（4-5）；和/或，所述的苯酐聚酯多元醇为聚酯多元醇PS-3152。
4.如权利要求1所述的组合聚醚，其特征在于，所述的催化剂为催化剂PC5、催化剂PC77和苄胺中的一种或多种；和/或，所述的泡沫稳定剂为泡沫稳定剂B8545；和/或，所述的发泡剂为发泡剂HFC-365mfc；和/或，所述的水为去离子水。
5.如权利要求4所述的组合聚醚，其特征在于，所述的催化剂为催化剂PC5、催化剂PC77和苄胺的混合物，其中催化剂PC5：催化剂PC77：苄胺的质量比为（0.5-1）:（2.5-3.5）:（4.5-5.5）。
6.一种聚氨酯泡沫原料组合物，其包括如权利要求1-5任一项所述的组合聚醚以及异氰酸酯。
7.如权利要求6所述的聚氨酯泡沫原料组合物，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100:105-100:110；和/或，所述的异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
8.如权利要求7所述的聚氨酯泡沫原料组合物，其特征在于，所述的异氰酸酯为异氰酸酯PM-200。
9.一种聚氨酯泡沫，其由如权利要求6-8任一项所述的聚氨酯泡沫原料组合物制得。
10.如权利要求9所述的聚氨酯泡沫作为保温材料的应用。
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