CN103665295B - 组合聚醚、原料组合物、聚氨酯泡沫及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合聚醚、原料组合物、硬质聚氨酯泡沫及其制备方法和用途。该组合聚醚包括下述重量份数的组分：聚醚多元醇SU-450L？3-5份，聚醚多元醇SA3802-4份，聚醚多元醇NL20103-5份，泡沫稳定剂0.2-0.3份，催化剂0.1-0.3份，戊烷类发泡剂0.7-0.9份和水0.18-0.22份。本发明采用的戊烷类发泡剂具有零ODP值和低GWP值的优点。本发明的硬质聚氨酯泡沫的尺寸稳定性、抗压强度和导热系数各方面性能都很优异，适合作为保温材料在蒸气、输油管道等行业中的应用。

Description

组合聚醚、原料组合物、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
为了能够有效的利用资源，减少环境污染，现在城市逐渐采用集中供热的方式，采用管道输送热量。因此，供热管道保温效果的好坏直接关系到能源的合理利用。聚氨酯泡沫塑料由于具有优异的隔热性能、极低的吸湿和防潮性能、耐高温性能等优点，而成为城市供热管道保温的首选材料。
目前管道组合聚醚大多采用HCFC-141B（一氟二氯乙烷）为物理发泡剂，然而作为CFC-11（一氟三氯甲完）的过渡性替代产品，HCFC-141B的消耗臭氧潜能值（简称ODP）为0.11，同样存在臭氧消耗的环保问题。中国作为参与蒙特利尔公约的国家，也面临着寻找HCFC-141B的替代产品的问题。
通过对聚醚体系的调整，以HFC-245fa（1,1,1,3,3-五氟丙烷）、HFC-365mfc（1,1,1,3,3-五氟丁烷）为发泡剂的聚氨酯均能够达到管道产品的保温要求。但是HFC-245fa的沸点只有15℃，替代过程中需要对发泡设备进行改造，并且制得的泡沫表面效果较差，同时其全球变暖潜能值（简称GWP）较高（GWP值为1020）；HFC-365mfc常温下虽为液体，同时也是易燃易爆的挥发性有机物，市场售价也非常高，同样其GWP值较高（GWP值为782），目前推广难度比较大。
目前戊烷类发泡剂在室温下为液态，产品极易获得、价格低廉，虽然其为易燃易爆产品，但是经过多年的发展安全技术非常成熟，在家电行业成功使用多年，出于HCFC-141B的可替代性、泡沫性能、经济性各方面的考虑，戊烷类发泡剂与水混合作为发泡剂制备导热系数低、综合性能好且成本较低的绝热发泡材料是一个新的方向，因此亟需找一种使用于管道保温领域的管道用戊烷型组合聚醚。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于克服了现有的组合聚醚在使用过程中污染环境不环保，成本高，且使用条件要求高，可操作性差的缺陷，提供了一种环保型组合聚醚、聚氨酯原料组合物、硬质聚氨酯泡沫及其制备方法和用途。本发明的组合聚醚具有零消耗臭氧潜能值和低全球变暖潜能值，对环境友好，成本低，可操作性强。本发明采用戊烷作为发泡剂来制取组合聚醚，以此制得的硬质聚氨酯泡沫的尺寸稳定性、抗压强度、导热系数各方面性能都很优异，在管道保温领域有着广泛的应用前景。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的。
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-450L3-5份，聚醚多元醇SA3802-4份，聚醚多元醇NL20103-5份，泡沫稳定剂0.2-0.3份，催化剂0.1-0.3份，戊烷类发泡剂0.7-0.9份和水0.18-0.22份，其中，所述的聚醚多元醇SU-450L、聚醚多元醇SA380和聚醚多元醇NL2010总和为10份，所述的催化剂为N,N-二甲基环己胺、N,N-二甲基苄胺和1,2,3,5-三（二甲氨基丙基）-六氢三嗪。
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4.7，数均分子量为585，羟值为440-460mgKOH/g，水分小于0.1wt%。
其中，所述的聚醚多元醇SA380购自于山东蓝星东大化工有限责任公司，其25℃下的粘度为2500-3500mPa·s，官能度为4，数均分子量为590，羟值为360-400mgKOH/g，水分小于0.1wt%。
其中，所述的聚醚多元醇NL2010购自于淄博诺立化工有限公司，其25℃下的粘度为5000-6000mPa·s，官能度为4.5，数均分子量为570，羟值为430-440mgKOH/g，水分小于0.1wt%。
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，较佳的为硅酮类泡沫稳定剂，更佳的为南京德美世创化工有限公司生产的泡沫稳定剂AK8805、美国迈图高新材料（集团）公司生产的泡沫稳定剂L-6900和赢创德固赛特种化学（上海）有限公司生产的泡沫稳定剂B8525中的一种或多种。
其中，所述的催化剂中，N,N-二甲基环己胺、N,N-二甲基苄胺和1,2,3,5-三（二甲氨基丙基）-六氢三嗪的质量比较佳的为1:2:1-2:2:1。
其中，所述的戊烷类发泡剂可为本领域常规使用的戊烷类发泡剂，较佳的为环戊烷、正戊烷和异戊烷中的一种或多种，更佳的为环戊烷。
其中，所述的水可为本领域常规使用的水，较佳的为去离子水。
本发明的组合聚醚可根据本领域的常规方法进行制备，较佳的为将上述各组分按其重量份数在常温下搅拌混合，放料即可。其中，所述搅拌的转速较佳的为300-700转/分钟，更佳地为500转/分钟。所述搅拌的时间较佳的为0.5-1小时。所述的搅拌较佳的在混合釜中进行。所述的混合釜较佳的为不锈钢混合釜。
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，较佳的为1:1.3-1:1.7，更佳的为1:1.4-1:1.6。
其中，所述的异氰酸酯可为本领域常规使用的异氰酸酯，较佳的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的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发泡，浇注即可。
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。所述的发泡较佳的采用高压发泡机。所述发泡的温度较佳的为20-25℃。
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供热管道保温材料的应用。
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）本发明的组合聚醚以戊烷类物质为发泡剂，因此具有零ODP值和低GWP值的优点，完全符合管道保温行业中替代HCFC-141B的环保要求；
（2）戊烷常温下为液体，并且极易获得，因此本发明的组合聚醚具有价格低廉、安全技术成熟的优点；
（3）本发明得到的组合聚醚具有粘度低、流动性佳的优点；
（4）本发明得到的硬质聚氨酯泡沫具有优异的尺寸稳定性、抗压强度和导热系数。
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，所用到的原料来源如下：
聚醚多元醇SU450L、聚醚多元醇SA380购于山东蓝星东大化工有限责任公司。
聚醚多元醇NL2010购于淄博诺立化工有限公司。
硅酮类泡沫稳定剂B8525购于赢创德固赛特种化学（上海）有限公司。
硅酮类泡沫稳定剂AK8805购于南京德美世创化工有限公司。
环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。
聚醚多元醇6207和聚醚多元醇4110购于句容市宁武化工有限公司。
实施例1
（1）管道用戊烷型组合聚醚的制备
聚醚多元醇SU450L5份，聚醚多元醇SA3802份，聚醚多元醇NL20103份，硅酮类泡沫稳定剂B85250.2份，N,N-二甲基环己胺0.10份、N,N-二甲基苄胺0.10份、1,2,3,5-三（二甲氨基丙基）-六氢三嗪0.05份，环戊烷0.9份和去离子水0.18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
将实施例1的组合聚醚与异氰酸酯按照质量比1:1.5的比例在20℃的物料温度下使用高压发泡机混合，注入到管道夹层中制得芯部密度约为50Kg/m3的管道用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。
对比实施例1
（1）HCFC-141B型组合聚醚的制备
将聚醚多元醇6207（其25℃下粘度为12000-16000mPa·s，官能度6，数均分子量730，羟值440-480mgKOH/g，水分小于0.1wt%）6份，聚醚多元醇4110（其25℃下粘度为3000-5000mPa·s，官能度4.2，数均分子量550，羟值410-450mgKOH/g，水分小于0.1wt%）4份，硅酮类泡沫稳定剂AK88050.2份，N,N-二甲基环己胺0.10份，N,N-二甲基苄胺0.10份，1,2,3,5-三（二甲氨基丙基）-六氢三嗪0.05份，HCFC-141B1.8份和去离子水0.18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按照质量比1:1.5的比例在20℃的物料温度下使用高压发泡机混合，注入到管道夹层中制得芯部密度约为50Kg/m3的管道用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）管道用戊烷型组合聚醚
聚醚多元醇SU450L3份，聚醚多元醇SA3804份，聚醚多元醇NL20103份，硅酮类泡沫稳定剂B85250.2份，N,N-二甲基环己胺0.10份、N,N-二甲基苄胺0.10份、1,2,3,5-三（二甲氨基丙基）-六氢三嗪0.05份，环戊烷0.7份和去离子水0.20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
将实施例2的组合聚醚与异氰酸酯按照质量比1:1.5的比例在20℃的物料温度下使用高压发泡机混合，注入到管道夹层中制得芯部密度约为50Kg/m3的管道用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。
对比实施例2
（1）HCFC-141B型组合聚醚的制备
将聚醚多元醇62074份，聚醚多元醇41106份，硅酮类泡沫稳定剂AK88050.2份，N,N-二甲基环己胺0.08份，N,N-二甲基苄胺0.1份，1,2,3,5-三（二甲氨基丙基）-六氢三嗪0.05份，HCFC-141B1.7份和去离子水0.19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2的组合聚醚与异氰酸酯按照质量比1:1.5的比例在20℃的物料温度下使用高压发泡机混合，注入到管道夹层中制得芯部密度约为50Kg/m3的管道用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）管道用戊烷型组合聚醚
聚醚多元醇SU450L3份，聚醚多元醇SA3802份，聚醚多元醇NL20105份，硅酮类泡沫稳定剂B85250.2份，N,N-二甲基环己胺0.06份、N,N-二甲基苄胺0.10份、1,2,3,5-三（二甲氨基丙基）-六氢三嗪0.05份，环戊烷0.8份和去离子水0.19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
将实施例3的组合聚醚与异氰酸酯按照质量比1:1.5的比例在20℃的物料温度下使用高压发泡机混合，注入到管道夹层中制得芯部密度约为50Kg/m3的管道用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2的硬质聚氨酯泡沫的物理性能
实施例4
（1）管道用戊烷型组合聚醚
聚醚多元醇SU450L4份，聚醚多元醇SA3803份，聚醚多元醇NL20103份，硅酮类泡沫稳定剂B85250.2份，N,N-二甲基环己胺0.08份、N,N-二甲基苄胺0.10份、1,2,3,5-三（二甲氨基丙基）-六氢三嗪0.05份，环戊烷0.8份和去离子水0.19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
将实施例4的组合聚醚与异氰酸酯按照质量比1:1.5的比例在20℃的物料温度下使用高压发泡机混合，注入到管道夹层中制得芯部密度约为50Kg/m3的管道用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4。
对比实施例3
（1）HCFC-141B型组合聚醚的制备
将聚醚多元醇62075份，聚醚多元醇41105份，硅酮类泡沫稳定剂AK88050.2份，N,N-二甲基环己胺0.09份，N,N-二甲基苄胺0.10份，1,2,3,5-三（二甲氨基丙基）-六氢三嗪0.05份，HCFC-141B1.8份和去离子水0.18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按照质量比1:1.5的比例在20℃的物料温度下使用高压发泡机混合，注入到管道夹层中制得芯部密度约为50Kg/m3的管道用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4。
表4实施例4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1-4和对比实施例1-3可见，本发明的聚氨酯原料组合物原料易得、价格低廉，在使用过程中对环境友好，可操作性强，在管道保温行业有广泛的应用前景。本发明的硬质聚氨酯泡沫的尺寸稳定性、抗压强度和导热系数各方面性能都很优异，适合作为保温材料在蒸气、输油管道等行业中的应用。

Claims (10)

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-450L3-5份，聚醚多元醇SA3802-4份，聚醚多元醇NL20103-5份，泡沫稳定剂0.2-0.3份，催化剂0.1-0.3份，戊烷类发泡剂0.7-0.9份和水0.18-0.22份，
其中，所述的聚醚多元醇SU-450L、聚醚多元醇SA380和聚醚多元醇NL2010总和为10份，所述的催化剂为N,N-二甲基环己胺、N,N-二甲基苄胺和1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪。
2.如权利要求1所述的组合聚醚，其特征在于，所述的泡沫稳定剂为硅酮类泡沫稳定剂；所述的戊烷类发泡剂为环戊烷、正戊烷和异戊烷中的一种或多种；所述的水为去离子水。
3.如权利要求1或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AK8805、泡沫稳定剂L-6900和泡沫稳定剂B8525中的一种或多种；所述的N,N-二甲基环己胺、N,N-二甲基苄胺和1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪的质量比为1:2:1-2:2:1。
4.一种聚氨酯原料组合物，其包括如权利要求1～3中任意一项所述的组合聚醚以及异氰酸酯。
5.如权利要求4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1:1.3-1:1.7；所述的异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
6.如权利要求5所述的聚氨酯原料组合物，其特征在于，所述的异氰酸酯为异氰酸酯PM-200。
7.一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4～6中任意一项所述的聚氨酯原料组合物发泡，浇注即可。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的发泡采用高压发泡机；所述的发泡的温度为20-25℃。
9.如权利要求7或8所述的制备方法制得的硬质聚氨酯泡沫。
10.如权利要求9所述的硬质聚氨酯泡沫作为保温材料的应用。
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