CN103641972A - 高弹性聚氨酯门窗密封条及其制备方法 - Google Patents

高弹性聚氨酯门窗密封条及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于材料领域，具体涉及一种高弹性聚氨酯门窗密封条。由A组分和B组分组成，其中A组分的原料为聚烯烃多元醇、聚合物多元醇、扩链剂、泡沫稳定剂、发泡剂、催化剂、开孔剂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂和固体填充物，B组分的原料为聚醚多元醇、异氰酸酯和储存稳定剂。把以丁二烯、丙烯腈为主链的聚烯烃多元醇成功应用于门窗密封条组合物上，所制备的密封条回弹性能优异，能够起到很好的密封作用，解决了普通聚氨酯密封条以及其它材质密封条回弹性较低以致密封性不理想的问题。本发明还提供其制备方法，先制备A组分和B组分，然后A、B组分进行机械或手工混合至均匀后注入PE外覆膜中，成本低，简单易实施。

Description

高弹性聚氨酯门窗密封条及其制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种高弹性聚氨酯门窗密封条及其制备方法。
背景技术
随着人们生活质量的提高，对于生活空间的需求也随之提高，其中对于建筑质量要求的提高更显得尤为突出。在建筑门窗制作过程中，密封条的投入占比重很小，但其作用却不可忽视。门窗的关键在于密封性，其中密封条起着举足轻重的作用。市场上的密封条材质一般是PVC进行改性的、橡胶类的以及纤维、绒毛类的。在改性PVC中的小分子增塑剂易迁移至制品的表层而导致密封条弹性变差使材质变硬，从而影响到门窗的密封性能；橡胶材质的密封条，在橡胶生产过程中存在着能耗高、污染重的弱点，在用作密封条后，其中的一些小分子助剂也存在着迁移性较强导致弹性变差等缺陷，且对人体的伤害性较大；纤维、绒毛类的密封条，易吸尘、强度低，弹性低、密封性差。
如专利号为ZL200720103064.X的专利阐明了密封条的组成部分为高回弹聚氨酯发泡料、外包覆PE膜、内有PP支撑骨架，其描述了门窗密封条制品的制备方法，但是对于如何制备高弹性聚氨酯发泡料未做明确阐述。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高弹性聚氨酯门窗密封条把以丁二烯、丙烯腈为主链的聚烯烃多元醇成功应用于门窗密封条组合物上，所制备的密封条回弹性能优异，能够起到很好的密封作用，解决了普通聚氨酯密封条以及其它材质密封条回弹性较低以致密封性不理想的问题；本发明并提供其制备方法，简单易实施。
本发明所述的高弹性聚氨酯门窗密封条，由A组分和B组分组成，其中：
A组分以重量份数计：
聚烯烃多元醇：50-85份，
聚合物多元醇：10-40份，
扩链剂：0.1-1.5份，
泡沫稳定剂：0.1-1.5份，
发泡剂：2.5-4.5份，
催化剂：0.1-2.5份，
开孔剂：0.1-5.0份，
抗氧剂：0.1-5.0份，
光稳定剂：0.1-5.0份，
偶联剂：0.1-5.0份，
固体填充物：0.1-5.0份；
B组分以重量份数计：
聚醚多元醇：20-70份，
异氰酸酯：30-80份，
储存稳定剂：占B组分总重量的0.001%。
其中：
聚烯烃多元醇是以丁二烯、丙烯腈为主链，分子链端带有羟基的遥爪聚合物，其中丁二烯、丙烯腈的摩尔比为0.85/0.15，官能度为2，分子量为1000-4000，腈基含量≤20％，过氧化物含量≤0.05%。聚烯烃多元醇用于本发明的聚氨酯组合物中，所制备的门窗密封条制品具有优异的力学性能，透明度好，特别具有优异的耐水解性、电绝缘性和耐酸碱性，此外还有优异的低温柔顺性、耐老化性、回弹性能优异、气密性优良，且湿气透过率非常低。
聚合物多元醇属有机填充聚醚多元醇，用于生产高承载或者高模量软质或者半硬质聚氨酯泡沫塑料制品。通过添加此种有机填充聚醚，可生产密度低而承载性高的泡沫塑料，既达到硬度要求又节省原料。聚合物多元醇优选为山东蓝星东大化工公司生产的POP36/28、POP36/42、POP31/28、POP93/28中的一种或者多种。
扩链剂是能与聚合物链上的官能团反应而使分子链扩展、分子量增大的小分子醇类或胺类，扩链剂优选为乙二醇、一缩二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或者多种。
泡沫稳定剂又称匀泡剂，起着乳化泡沫物料、稳定泡沫和调节泡孔的作用，泡沫稳定剂优选为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物，更优选为美国迈图公司生产的L-3151。
发泡剂使粘弹性的泡沫物料膨胀、发泡、固化，得到聚氨酯泡沫塑料，发泡剂优选为水。
催化剂能够缩短反应时间，提高生产效率，选择性地促进正反应、抑制副反应，使得发泡反应和凝胶反应达到所需的平衡。催化剂优选为美国迈图公司生产的C-174、C-225、A-300、A-338中的一种或者多种。
开孔剂是一类特殊的表面活性剂，一般含疏水性和亲水性链段或基团，其作用是降低泡沫表面张力，促进泡孔破裂，提高聚氨酯泡沫塑料的开孔率，改善因闭孔造成的制品收缩等问题；开孔剂优选为美国Dow化学公司生产的Voranol CP1421。
抗氧剂主要防止聚氨酯的热氧降解，抗氧剂优选为台湾双键化工公司生产的Chinox1076、Chinox1098、Chinox1330中的一种或者多种。
光稳定剂主要防止或者减轻聚氨酯在长期日光照射下发生黄变，光稳定剂优选为台湾双键化工公司生产的Chisorb B2636、Chisorb B2638、Chisorb B2639中的一种或者多种。
偶联剂主要用作无机填料的表面处理剂，得到活化填料，提高与聚氨酯的结合力，偶联剂优选为南京曙光化工公司生产的SG-Si900。
固体填充物主要起着降低制品生产成本和改善增强聚氨酯强度的作用，固体填充物优选为粒径7～17微米、长度1.5～6mm的短切玻璃纤维。
聚醚多元醇不仅原料易得，成本低廉，而且制成的聚氨酯泡沫塑料性能好，是聚氨酯泡沫塑料业用量最大的多元醇原料。聚醚多元醇优选为山东蓝星东大化工公司生产的EP-330N、EP-3600、ED-28中的一种或者多种。
异氰酸酯是合成聚氨酯的重要基础原料，原料来源广泛，有较好的经济性，产品物性优良。储存稳定剂可以阻止异氰酸酯的副反应，能够提高产品的储存稳定性。异氰酸酯优选为万华化学公司生产的Wannate MDI-100、Wannate MDI-50、Wannate PM-200中的一种或者多种；储存稳定剂为磷酸或苯甲酰氯。
所述的高弹性聚氨酯门窗密封条的制备方法：
制备A组分：先将称量好的聚烯烃多元醇、聚合物多元醇投入反应釜中搅拌，然后加入计量准确的扩链剂、催化剂、发泡剂、开孔剂、泡沫稳定剂、光稳定剂、抗氧剂、偶联剂、固体填充物，在常温下物理搅拌3-4小时；
制备B组分：将称量好的聚醚多元醇常温下投入反应釜中搅拌，升至80℃-100℃后，脱水脱气，然后降温至10～40℃加入计量准确的储存稳定剂，并投入异氰酸酯，升温至80-85℃反应2-3小时，取样检测合格后，降温至10～40℃；
室温下将A、B组分料按A∶B＝100∶40-80的重量配比进行机械或手工混合至均匀后注入PE外覆膜中，经过2-10分钟常温熟化脱模即可加工成高弹性聚氨酯门窗密封条。
所述的高弹性聚氨酯门窗密封条的制备方法为：脱水脱气为抽真空至真空度≤-0.098MPa，脱水脱气2-3小时，水分含量≤0.05%。
综上所述，本发明具有以下优点：
（1）A、B组分是在常温下呈液体状态储存，既节约能源又减少繁琐的操作；
（2）在配方设计上采用全水发泡，其臭氧破坏效应ODP值为零，无毒环保，是一种环境友好型材料；
（3）由A、B组分生产聚氨酯门窗密封条在生产过程中采用冷熟化工艺，即聚氨酯门窗密封条组合物浇注到常温PE外覆膜中，泡沫在常温条件下发泡，熟化过程中无需加热，所发的气泡大小均匀，回弹性能非常好，耐久性强，能够降低能耗，节省生产制造成本，而且产品质量稳定，生产效率提高；
（4）聚氨酯软泡材料自身比重较轻，避免使用过程中脱落情况的出现，能够提高密封条使用的耐久性；
（5）把以丁二烯、丙烯腈为主链的聚烯烃多元醇成功应用于门窗密封条组合物上，所制备的密封条回弹性能优异，能够起到很好的密封作用，解决了普通聚氨酯密封条以及其它材质密封条回弹性较低以致密封性不理想的问题；
（6）得到的聚氨酯产品除具有优异的力学性能、电绝缘性、耐水解性、耐酸碱性外，还具有更加优异的低温柔顺性、耐老化性、气密性和粘接性，这有利于提高聚氨酯产品的综合性能，扩大应用领域，适于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
制备A组分料，分别称量：聚烯烃多元醇(2官能度，分子量为2000，腈含量20％，过氧化物含量0.05%)74公斤，聚合物多元醇POP36/28为15公斤，扩链剂二乙醇胺1.0公斤，泡沫稳定剂L-3151为1.5公斤，水3.0公斤，催化剂C-225为1.2公斤，开孔剂Voranol CP1421为2.0公斤，抗氧剂Chinox1076为4.5公斤，光稳定剂Chisorb B2638为1.2公斤，偶联剂SG-Si900为5.0公斤，短切玻璃纤维（粒径7～微米、长度1.5mm）为0.7公斤。将称量好的聚烯烃多元醇、聚合物多元醇料投入反应釜中搅拌，然后分别投入计量准确的扩链剂、催化剂、泡沫发泡剂、泡沫稳定剂、开孔剂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂、固体填充物，在常温下物理搅拌4.0小时，取样进行检测，满足各项检测指标，即得A组分的合格产品，从反应釜中放料装桶入库。
制备B组分料，将聚醚多元醇EP-3600为50公斤常温下加入反应釜，升至80℃下搅拌，抽真空（真空度≤-0.098MPa）脱水脱气（水分含量0.05%）2.5小时，降温至40℃加入计量准确的储存稳定剂磷酸（占B组分总重量的0.001%），同时投入计量好的MDI-100为50公斤，82℃反应2.5小时，降温至40℃，装桶入库。
使用时，室温下将A、B组分料按A∶B＝100∶40的重量配比进行机械混合至均匀后注入PE外覆膜中，经过2分钟常温熟化脱模即可加工成高弹性聚氨酯门窗密封条。
实施例2：
制备A组分料，分别称量：聚烯烃多元醇(2官能度，分子量为1000，腈含量20％，过氧化物含量0.045%)70公斤，聚合物多元醇POP36/28为19公斤，扩链剂乙二醇0.2公斤，泡沫稳定剂L-3151为0.1公斤，水2.5公斤，催化剂A-300为2.5公斤，开孔剂Voranol CP1421为1.0公斤，抗氧剂Chinox1076为0.2公斤，光稳定剂Chisorb B2638为3.2公斤，偶联剂SG-Si900为0.1公斤，短切玻璃纤维（粒径17微米、长度6mm）为1.9公斤。将称量好的聚烯烃多元醇、聚合物多元醇料投入反应釜中搅拌，然后分别投入计量准确的扩链剂、催化剂、泡沫发泡剂、泡沫稳定剂、开孔剂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂、固体填充物，在常温下物理搅拌3.0小时，取样进行检测，满足各项检测指标，即得A组分的合格产品，从反应釜中放料装桶入库。
制备B组分料，将聚醚多元醇EP-330N为20公斤常温下加入反应釜，升至90℃下搅拌，抽真空（真空度≤-0.098MPa）脱水脱气（水分含量0.04%）3.0小时，降温至20℃加入计量准确的储存稳定剂磷酸（占B组分总重量的0.001%），同时投入计量好的MDI-100为30公斤，80℃反应3.0小时，降温至20℃，装桶入库。
使用时，室温下将A、B组分料按A∶B＝100∶80的重量配比进行手工混合至均匀后注入PE外覆膜中，经过10分钟常温熟化脱模即可加工成高弹性聚氨酯门窗密封条。
实施例3：
制备A组分料，分别称量：聚烯烃多元醇(2官能度，分子量为4000，腈含量20％，过氧化物含量0.05%)65公斤，聚合物多元醇POP36/28为24公斤，扩链剂二乙醇胺1.5公斤，泡沫稳定剂L-3151为1.5公斤，水4.5公斤，催化剂C-225为0.2公斤，开孔剂Voranol CP1421为3.0公斤，抗氧剂Chinox1076为3.2公斤，光稳定剂Chisorb B2639为5.0公斤，偶联剂SG-Si900为2.5公斤，短切玻璃纤维（粒径10微米、长度4mm）为0.2公斤。将称量好的聚烯烃多元醇、聚合物多元醇料投入反应釜中搅拌，然后分别投入计量准确的扩链剂、催化剂、泡沫发泡剂、泡沫稳定剂、开孔剂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂、固体填充物，在常温下物理搅拌3.5小时，取样进行检测，满足各项检测指标，即得A组分的合格产品，从反应釜中放料装桶入库。
制备B组分料，将聚醚多元醇ED-28为70公斤常温下加入反应釜，升至100℃下搅拌，抽真空（真空度≤-0.098MPa）脱水脱气（水分含量0.045%）2.0小时，降温至30℃加入计量准确的储存稳定剂苯甲酰氯（占B组分总重量的0.001%），同时投入计量好的MDI-100为80公斤，80℃反应2.8小时，降温至30℃，装桶入库。
使用时，室温下将A、B组分料按A∶B＝100∶60的重量配比进行机械混合至均匀后注入PE外覆膜中，经过5分钟常温熟化脱模即可加工成高弹性聚氨酯门窗密封条。
实施例4：
制备A组分料，分别称量：聚烯烃多元醇(2官能度，分子量为2000，腈含量18％，过氧化物含量0.05%)85公斤，聚合物多元醇POP36/42为40公斤，扩链剂1,4-丁二醇1.0公斤，泡沫稳定剂L-3151为0.5公斤，水3.0公斤，催化剂C-225为1.2公斤，开孔剂VoranolCP1421为5.0公斤，抗氧剂Chinox1098为1.2公斤，光稳定剂Chisorb B2638为0.2公斤，偶联剂SG-Si900为0.5公斤，短切玻璃纤维（粒径10微米、长度4mm）为4.5公斤。将称量好的聚烯烃多元醇、聚合物多元醇料投入反应釜中搅拌，然后分别投入计量准确的扩链剂、催化剂、泡沫发泡剂、泡沫稳定剂、开孔剂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂、固体填充物，在常温下物理搅拌3.5小时，取样进行检测，满足各项检测指标，即得A组分的合格产品，从反应釜中放料装桶入库。
制备B组分料，将聚醚多元醇EP-3600为50公斤常温下加入反应釜，升至90℃下搅拌，抽真空（真空度≤-0.098MPa）脱水脱气（水分含量0.05%）2.5小时，降温至40℃加入计量准确的储存稳定剂磷酸（占B组分总重量的0.001%），同时投入计量好的MDI-50为40公斤，85℃反应2.0小时，降温至40℃，装桶入库。
使用时，室温下将A、B组分料按A∶B＝100∶50的重量配比进行机械混合至均匀后注入PE外覆膜中，经过6分钟常温熟化脱模即可加工成高弹性聚氨酯门窗密封条。
实施例1、2、3和4制备得到的产品性能测试如下：
密度（kg/m3）：实施例1：100，实施例2：100，实施例3：100，实施例4：100。
落球回弹率(%)：实施例1：68，实施例2：65，实施例3：62，实施例4：74。
耐久性测试：模拟户外风吹日晒环境下，20年性能保持完好。
耐疲劳测试：模拟窗户开关50万次，形状均无明显变化。
压缩形变测试：50%的压缩率持续压缩22h(70℃)，变形率≤10%。
温度适用范围：-40℃～80℃密封性能无明显变化。
热传导K值测试：0℃下K值≤0.035W/m·K。
压缩力测试：25%的压缩率，施加15N/100mm力，压缩力≤10N。
水渗透性：依据ASTM-331标准，40km/h和50km/h水冲压合格。
无毒环保：依据欧盟ROSH标准，SGS荧光X射线测试：铬、铅、汞、六价铬、多溴联苯、多溴联苯醚，合格。
备注：落球回弹性能测试依据标准GB/T6670-2008；耐久性测试依据标准ASTM-G154；耐疲劳测试依据标准GB/T13934；压缩变形测试依据标准GB/T7759-1996；热传导K值测试依据标准GB10297-1998；压缩力测试依据标准GB/T3512-2001
本发明提供的用于制作门窗密封条的高弹性聚氨酯组合物，所生产的制品在较低的密度（60～150kg/m3）下，具有较高的回弹率（60～80%），弹性好，密封性好，耐久性好。

Claims (10)

1.一种高弹性聚氨酯门窗密封条，其特征在于：由A组分和B组分组成，其中：
A组分由如下重量份数的原料制成：
聚烯烃多元醇：50-85份，
聚合物多元醇：10-40份，
扩链剂：0.1-1.5份，
泡沫稳定剂：0.1-1.5份，
发泡剂：2.5-4.5份，
催化剂：0.1-2.5份，
开孔剂：0.1-5.0份，
抗氧剂：0.1-5.0份，
光稳定剂：0.1-5.0份，
偶联剂：0.1-5.0份，
固体填充物：0.1-5.0份；
B组分由如下重量份数的原料制成：
聚醚多元醇：20-70份，
异氰酸酯：30-80份，
储存稳定剂：占B组分总重量的0.001%。
2.根据权利要求1所述的高弹性聚氨酯门窗密封条，其特征在于：聚烯烃多元醇是以丁二烯、丙烯腈为主链，分子链端带有羟基的遥爪聚合物，其中丁二烯、丙烯腈的摩尔比为0.85/0.15，官能度为2，分子量为1000-4000，腈基含量≤20％，过氧化物含量≤0.05%。
3.根据权利要求1所述的高弹性聚氨酯门窗密封条，其特征在于：聚合物多元醇为山东蓝星东大化工公司生产的POP36/28、POP36/42、POP31/28、POP93/28中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的高弹性聚氨酯门窗密封条，其特征在于：扩链剂为乙二醇、一缩二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或者多种；泡沫稳定剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物；发泡剂为水。
5.根据权利要求1所述的高弹性聚氨酯门窗密封条，其特征在于：催化剂为美国迈图公司生产的C-174、C-225、A-300、A-338中的一种或者多种；开孔剂为美国Dow化学公司生产的Voranol CP1421；抗氧剂为台湾双键化工公司生产的Chinox1076、Chinox1098、Chinox1330中的一种或者多种；光稳定剂为台湾双键化工公司生产的Chisorb B2636、Chisorb B2638、Chisorb B2639中的一种或者多种；偶联剂为南京曙光化工公司生产的SG-Si900。
6.根据权利要求1所述的高弹性聚氨酯门窗密封条，其特征在于：固体填充物为粒径7～17微米、长度1.5～6mm的短切玻璃纤维。
7.根据权利要求1所述的高弹性聚氨酯门窗密封条，其特征在于：聚醚多元醇为山东蓝星东大化工公司生产的EP-330N、EP-3600、ED-28中的一种或者多种。
8.根据权利要求1所述的高弹性聚氨酯门窗密封条，其特征在于：异氰酸酯为万华化学公司生产的Wannate MDI-100、Wannate MDI-50、Wannate PM-200中的一种或者多种；储存稳定剂为磷酸或苯甲酰氯。
9.一种权利要求1-8任一所述的高弹性聚氨酯门窗密封条的制备方法，其特征在于：
制备A组分：先将称量好的聚烯烃多元醇、聚合物多元醇投入反应釜中搅拌，然后加入计量准确的扩链剂、催化剂、发泡剂、开孔剂、泡沫稳定剂、光稳定剂、抗氧剂、偶联剂、固体填充物，在常温下物理搅拌3-4小时；
制备B组分：将称量好的聚醚多元醇常温下投入反应釜中搅拌，升至80℃-100℃后，脱水脱气，然后降温至10～40℃加入计量准确的储存稳定剂，并投入异氰酸酯，升温至80-85℃反应2-3小时，取样检测合格后，降温至10～40℃；
室温下将A、B组分料按A∶B＝100∶40-80的重量配比进行机械或手工混合至均匀后注入PE外覆膜中，经过常温熟化脱模即可加工成高弹性聚氨酯门窗密封条。
10.根据权利要求9所述的高弹性聚氨酯门窗密封条的制备方法，其特征在于：脱水脱气为抽真空至真空度≤-0.098MPa，脱水脱气2-3小时，水分含量≤0.05%。
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