CN103641979B - 矿用聚氨酯自结皮组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料领域,具体涉及一种矿用聚氨酯自结皮组合物。由A、B两组分组成,其中:A组分由以下原料组成:聚醚多元醇、阻燃性聚合物多元醇、小分子多元醇、发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、阻燃剂和抗静电剂;B组分由以下原料组成:聚醚多元醇、增硬剂、异氰酸酯和开孔剂。本发明解决了自结皮泡沫的阻燃性能和抗静电性能,制备得到的矿用聚氨酯自结皮组合物具有表皮光滑、高阻燃性和抗静电性,从而为矿用自结皮聚氨酯的安全性提供保障。本发明还提供其制备方法,工艺合理,成本低且简单易实施,环保,无三废。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域,具体涉及一种矿用聚氨酯自结皮组合物及其制备方法。
背景技术
自结皮泡沫塑料又称整皮模塑泡沫塑料,它不用其它塑料作表面材料,依靠发泡组分在发泡成形时,一次性形成表材与泡沫芯材。由于自结皮带有高强度的外表层,所以其制品的总的物理性能大大超过相同密度的普通聚氨酯泡沫性能。反之,在要求相同物性前提下,只需较低密度的自结皮制品。如其它高分子材料一样,未经阻燃处理的聚氨酯在空气中是可燃的,其极限氧指数(LOI)只有18%左右。它是一种结构特殊的易燃材料,燃烧时能放出大量的能使人窒息死亡的有毒气体和烟尘,并且燃烧速度极快,火焰温度高,具有一定的火灾危险性,尤其是在煤矿中这种危险指数会更高。普通聚氨酯泡沫塑料是一种绝缘性能很好的高分子材料,通常其积极电阻率高达1011~1013Ω·m,这就使其在使用过程中产生很高的静电电压,若矿用则会极易发生爆炸等。因此急需要一种高阻燃、抗静电的聚氨酯自结皮组合物来满足这种特殊需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种矿用聚氨酯自结皮组合物,解决了自结皮泡沫的阻燃性能和抗静电性能,从而为矿用自结皮聚氨酯的安全性提供保障。本发明还提供其制备方法,工艺合理,成本低且简单易实施。
本发明所述的矿用聚氨酯自结皮组合物,由A、B两组分组成,其中:
A组分按照质量份数计,由以下原料组成:聚醚多元醇35-60份、阻燃性聚合物多元醇20-40份、小分子多元醇6-16份、发泡剂1.0-10.0份、泡沫稳定剂0.2-1.5份、催化剂0.7-1.5份、阻燃剂5-9份和抗静电剂4-7份;
B组分按照质量份数计,由以下原料组成:聚醚多元醇5-23份、增硬剂1-3份、异氰酸酯75-93份和开孔剂1-4份。
其中:A、B组分按异氰酸酯指数为1±0.05的比例混合制备得到矿用聚氨酯自结皮组合物。
A组分和B组分中聚醚多元醇为山东蓝星东大化工有限责任公司的EP-3600。
小分子多元醇分子量小于200,优选为乙二醇、1,4-丁二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、二乙醇胺或三乙醇胺中的一种或几种以任意比例混合。
阻燃性聚合物多元醇优选为湖州创新聚氨酯科技公司的CPOP-290E。
发泡剂为物理发泡剂HCFC-365mfc,物理发泡剂HCFC-365mfc为市购;阻燃剂为美国雅宝公司的BK-69、浙江万盛股份有限公司的FR-780或浙江万盛股份有限公司的FR-690中的一种或几种以任意比例混合;催化剂为叔胺类催化剂,优选为二甲基乙醇胺(DMEA)、A-1(市售,新典化学材料上海有限公司)或A-33(市售,空气化工产品上海有限公司)的一种或几种以任意比例混合。
泡沫稳定剂为聚氨酯高回弹用硅类泡沫稳定剂,优选迈图的L3150、空气化工的DC6070中的一种或两种;抗静电剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐或季铵盐阳离子表面活性剂与脂肪醇聚氧乙烯醚类非离子型表面活性剂组成的复合物中的一种或两种混合,优选十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐。其中:十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐、季铵盐阳离子表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚类非离子型表面活性剂为市购。
增硬剂为小分子二元醇,分子量小于400,优选乙二醇、1,4-丁二醇、丙二醇、一缩二乙二醇中的一种或多种;开孔剂为聚醚多元醇类开孔剂,优选为蓝星东大化工生产的DK-12,用于B组分中可调节泡沫的开孔性。
本发明所述的矿用聚氨酯自结皮组合物的制备方法,包括下述步骤:
(1)A组分的制备:
将聚醚多元醇、阻燃性聚合物多元醇投入混拌釜中搅拌,然后依次加入小分子多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、抗静电剂、阻燃剂、发泡剂,在室温条件下,转速为60-100转/分钟,搅拌1-2小时,即得A组分;
(2)B组分的制备:
在反应釜内,按照配比加入聚醚多元醇,在温度为105-110℃真空度为-0.1MPa的条件下脱水2-3小时,使聚醚多元醇的水分含量在0.05%以内,降温至55-60℃,按照配比加入增硬剂和开孔剂,降温至40-50℃,加入异氰酸酯,再升温至70-80℃,反应1-2小时,使NCO%在24-30%,降温至20-50℃,充氮气包装即得B组分;
(3)将制备得到的A、B组分按异氰酸酯指数为1±0.05的比例混合,注入模具,模温40-50℃,3-5min钟后开模即可得产品。
综上所述,本发明具有以下优点:
(1)本发明提供了一种高阻燃、抗静电的聚氨酯自结皮组合物,解决了自结皮泡沫的阻燃性能和抗静电性能,制备得到的矿用聚氨酯自结皮组合物具有表皮光滑、高阻燃性和抗静电性,从而为矿用自结皮聚氨酯的安全性提供保障。
(2)本发明提供的制备方法,工艺合理,成本低且简单易实施;该产品制备过程中无三废,属环保型产品。
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
A组分制备方法:
A组分按照质量份数计,由以下原料组成:30份的阻燃性聚合物多元醇(CPOP-290E)、45份的聚醚多元醇(EP-3600)、发泡剂(HCFC-365mfc)6.8份、1.0份泡沫稳定剂(迈图的L3150),7份的小分子多元醇(乙二醇)、0.2份催化剂A-1、1.0份催化剂A-33、8份的阻燃剂BK-69、4份的抗静电剂(十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐);
先将聚醚多元醇、阻燃性聚合物多元醇投入混拌釜中搅拌,然后依次加入发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、抗静电剂、阻燃剂,在室温条件下,转速为80转/分钟,搅拌1.5小时,即可得A组分;
B组分的制备方法:
B组分按照质量份数计,由以下原料组成:包括:聚醚多元醇(EP-3600)5份、增硬剂(一缩二乙二醇)1.0份、异氰酸酯(二苯基甲烷二异氰酸酯65份、NCO含量为30%的多亚甲基多苯基异氰酸酯27份)和开孔剂(DK-12)2份。
在反应釜内,先按照配比加入聚醚多元醇,在温度为105℃真空度为-0.1MPa的条件下脱水3小时,检测聚醚多元醇的水分含量达到0.05%以内,降温至60℃,按照配比加入其它原料,保持温度不变,降温至30℃,加入异氰酸酯,继续升温至80℃,反应1小时,降温至30℃,检测NCO%质量含量达到(29.3±0.3)%,充氮气包装即得B组分;
将所需模具擦好脱模剂,放入硫化机内加热,备用;
将制备得到的A、B组分按异氰酸酯指数为1的比例混合,并搅拌均匀,倒入备好的模具中,放入硫化机内加压硫化,模温45℃,5min后开模即得所需制品。
实施例2
A组分的制备方法:A组分按照质量份数计,由以下原料组成:包括:35份的阻燃性聚合物多元醇(CPOP-290E)、40份的聚醚多元醇(EP-3600)、发泡剂(HCFC-365mfc)4.0份、10份的小分子多元醇(1,4-丁二醇)、0.7份催化剂DMEA、0.3份催化剂A-33、6份的阻燃剂FR-780、4份的抗静电剂(季铵盐阳离子表面活性剂与非离子型表面活性剂组成的复合物)。
先将聚醚多元醇、阻燃性聚合物多元醇投入混拌釜中搅拌,然后依次加入发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、抗静电剂、阻燃剂,在室温条件下,转速为60转/分钟,搅拌2小时,即可得A组分;
B组分的制备方法:B组分按照质量份数计,由以下原料组成:包括:聚醚多元醇(EP-3600)10份、增硬剂(一缩二乙二醇)3份、异氰酸酯(二苯基甲烷二异氰酸酯56份、多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯30份)和开孔剂(DK-12)3份。
在反应釜内,先按照配比加入聚醚多元醇,在温度为110℃真空度为-0.1MPa的条件下脱水2小时,检测聚醚多元醇的水分含量达到0.05%以内,降温至55℃,按照配比加入其它原料,保持温度不变,降温至50℃,加入异氰酸酯,继续升温至80℃,反应1小时,降温至50℃,检测NCO%质量含量达到(26.7±0.3)%,充氮气包装即得B组分;
将所需模具擦好脱模剂,放入硫化机内加热,备用;
将制备得到的A、B组分按异氰酸酯指数为1.05的比例混合,并搅拌均匀,倒入备好的模具中,放入硫化机内加压硫化,模温45℃,4min后开模即得所需制品。
实施例3
A组分制备方法:A组分按照质量份数计,由以下原料组成:包括:25份的阻燃性聚合物多元醇(CPOP-290E)、35份的聚醚多元醇(EP-3600)、发泡剂(HCFC-365mfc)1.0份、6份小分子多元醇(4份乙二醇、2份1,4-丁二醇)、1.5份催化剂A-33、10份的发泡剂FR-690与FR-780的混合物,7份抗静电剂(季铵盐阳离子表面活性剂与非离子型表面活性剂组成的复合物);
先将聚醚多元醇、阻燃性聚合物多元醇投入混拌釜中搅拌,然后依次加入发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、抗静电剂、阻燃剂,在室温条件下,转速为100转/分钟,搅拌1小时,即可得A组分;
B组分的制备方法:B组分按照质量份数计,由以下原料组成:包括:聚醚多元醇(EP-3600)23份、增硬剂(1,4-丁二醇)3.0份、异氰酸酯(二苯基甲烷二异氰酸酯)83份和开孔剂(DK-12)4.0份。
在反应釜内,先按照配比加入聚醚多元醇,在温度为108℃真空度为-0.1MPa的条件下脱水2.5小时,检测聚醚多元醇的水分含量达到0.05%以内,降温至60℃,按照配比加入其它原料,保持温度不变,降温至40℃,加入异氰酸酯,继续升温至70℃,反应2小时,降温至40℃,检测NCO%质量含量达到(24.8±0.3)%,充氮气包装即得B组分;
将所需模具擦好脱模剂,放入硫化机内加热,备用;
将制备得到的A、B组分按异氰酸酯指数为1.02的比例混合,并搅拌均匀,倒入备好的模具中,放入硫化机内加压硫化,模温50℃,3min后开模即得所需制品。
实施例4
A组分制备方法:A组分按照质量份数计,由以下原料组成:包括:20份的阻燃性聚合物多元醇(CPOP-290E)、50份聚醚多元醇(EP-3600)、发泡剂(HCFC-365mfc)4份、小分子多元醇(6.5份乙二醇、4份1,4-丁二醇)、1.5份催化剂A-33、8份的阻燃剂FR-690,6份的抗静电剂十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐;
先将聚醚多元醇、阻燃性聚合物多元醇投入混拌釜中搅拌,然后依次加入发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、抗静电剂、阻燃剂,在室温条件下,转速为80转/分钟,搅拌1.5小时,即可得A组分;
B组分的制备方法:B组分按照质量份数计,由以下原料组成:包括:聚醚多元醇(EP-3600)20份、增硬剂(丙二醇)1份、异氰酸酯(多亚甲基多苯基异氰酸酯)77份和开孔剂(DK-12)2份。
在反应釜内,先按照配比加入聚醚多元醇,在温度为110℃真空度为-0.1MPa的条件下脱水2小时,检测聚醚多元醇的水分含量达到0.05%以内,降温至60℃,按照配比加入其它原料,保持温度不变,降温至30℃,加入异氰酸酯,继续升温至75℃,反应1.5小时,降温至30℃,检测NCO%质量含量达到(24.3±0.3)%,充氮气包装即得B组分;
将所需模具擦好脱模剂,放入硫化机内加热,备用;
将制备得到的A、B组分按异氰酸酯指数为0.95的比例混合,并搅拌均匀,倒入备好的模具中,放入硫化机内加压硫化,模温40℃,3min后开模即得所需制品。
对实施例1-4制备得到的产品进行性能测试,测试结果如表1。
表1实施例1-4制备得到的产品的性能测试结果
测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
密度/g·cm-3 | 264.0 | 264.9 | 263.5 | 265.75 |
邵A硬度 | 33 | 32 | 40 | 45 |
拉伸强度/MPa | 1.419 | 1.614 | 1.905 | 2.201 |
撕裂强度/kN·m-1 | 6.891 | 6.944 | 7.021 | 7.128 |
断裂伸长率/% | 804.9 | 826.6 | 656.1 | 642.5 |
氧指数 | 29 | 30 | 28 | 27 |
表面电阻率/Ω·m | 109.0 | 108.5 | 108.0 | 108.2 |
Claims (6)
1.一种矿用聚氨酯自结皮组合物,其特征在于:由A、B两组分组成,其中:
A组分按照质量份数计,由以下原料组成:聚醚多元醇35-60份、阻燃性聚合物多元醇20-40份、小分子多元醇6-16份、发泡剂1.0-10.0份、泡沫稳定剂0.2-1.5份、催化剂0.7-1.5份、阻燃剂5-9份和抗静电剂4-7份;
B组分按照质量份数计,由以下原料组成:聚醚多元醇5-23份、增硬剂1-3份、异氰酸酯75-93份和开孔剂1-4份;
阻燃性聚合物多元醇为湖州创新聚氨酯科技公司的CPOP-290E;
异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯或NCO含量为30%的多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种混合;
增硬剂为乙二醇、1,4-丁二醇、丙二醇、一缩二乙二醇中的一种或几种以任意比例混合;开孔剂为蓝星东大化工生产的DK-12。
2.根据权利要求1所述的矿用聚氨酯自结皮组合物,其特征在于:A组分和B组分中聚醚多元醇为山东蓝星东大化工有限责任公司的EP-3600。
3.根据权利要求1所述的矿用聚氨酯自结皮组合物,其特征在于:小分子多元醇为乙二醇、1,4-丁二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、二乙醇胺或三乙醇胺中的一种或几种以任意比例混合。
4.根据权利要求1所述的矿用聚氨酯自结皮组合物,其特征在于:发泡剂为物理发泡剂HCFC-365mfc;阻燃剂为美国雅宝公司的BK-69、浙江万盛股份有限公司的FR-780或浙江万盛股份有限公司的FR-690中的一种或几种以任意比例混合;催化剂为二甲基乙醇胺、A-1或A-33的一种或几种以任意比例混合。
5.根据权利要求1所述的矿用聚氨酯自结皮组合物,其特征在于:泡沫稳定剂为聚氨酯高回弹用硅类泡沫稳定剂;抗静电剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐或季铵盐阳离子表面活性剂与脂肪醇聚氧乙烯醚类非离子型表面活性剂组成的复合物中的一种或两种混合。
6.一种权利要求1-5任一所述的矿用聚氨酯自结皮组合物的制备方法,其特征在于:包括下述步骤:
(1)A组分的制备:
将聚醚多元醇、阻燃性聚合物多元醇投入混拌釜中搅拌,然后依次加入小分子多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、抗静电剂、阻燃剂、发泡剂,在室温条件下,转速为60-100转/分钟,搅拌1-2小时,即得A组分;
(2)B组分的制备:
在反应釜内,按照配比加入聚醚多元醇,在温度为105-110℃真空度为-0.1MPa的条件下脱水2-3小时,使聚醚多元醇的水分含量在0.05%以内,降温至55-60℃,按照配比加入增硬剂和开孔剂,降温至40-50℃,加入异氰酸酯,再升温至70-80℃,反应1-2小时,使NCO%在24-30%,降温至20-50℃,充氮气包装即得B组分;
(3)将制备得到的A、B组分按异氰酸酯指数为1±0.05的比例混合,注入模具,模温40-50℃,3-5min钟后开模即可得产品。
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