CN103819644B - 一种流动性好的管道保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种流动性好的聚氨酯管道保温材料及其制备方法，通过使用官能度为2～6、数均分子量为500～1000、羟值为300～600mgKOH/g的聚醚多元醇1，官能度为2～3、数均分子量为400～1500、羟值为200～300mgKOH/g的聚醚多元醇2，官能度为2～3、数均分子量为2000～7000、羟值为30～150mgKOH/g的聚醚多元醇3这一复合的多元醇体系，制备的泡沫抗压强度大于300KPa，导热系数小于0.033w/m·k，吸水率小于8%，开孔率小于8%，140℃高温下放置96h不收缩，泡沫热失重小于3%，所制得的泡沫流动性好，比传统配方出方率提高2～3%左右。

Description

一种流动性好的管道保温材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种流动性好的管道保温材料及其制备方法，属于聚氨酯泡沫领域。
背景技术：
随着聚氨酯泡沫领域的应用扩大，全球对聚氨酯泡沫的需求量迅速增长。硬质聚氨酯泡沫在保温材料中导热系数最低，保温效果最好，广泛应用于冰箱、冷库、建筑板材、管道保温、冷藏集装箱的保温层。
随着城市的发展，对城市供暖的普及以及保温要求的逐渐提高，聚氨酯硬泡保温管将得到更好地发展。聚氨酯硬泡保温管能够在130℃下长期运作,其导热系数较低，保温效果好，吸水率、开孔率低，能够更好地保温与防水，大大减少了保温供热管道的整体耗热量。
专利CN201110271460.4公开了一种耐高温聚氨酯管道组合料，该管道组合料通过添加聚酯多元醇来提高泡沫的硬段含量与与聚异氰脲酸酯链段的含量，从而提高泡沫的高温耐老化性能。这一方法虽然提高了泡沫的耐高温性能，但是聚酯多元醇的使用，降低了泡沫流动性和尺寸稳定性。
目前，制备聚氨酯管道保温材料的方法通常存在如下缺点：泡沫在140℃下的耐老化能力差，泡沫流动性不好，在直径为5cm的塑料薄膜管中发泡，其流动指数（流动长度/泡沫重量）通常为0.75～0.8cm/g之间，并且生产出来的泡沫芯密度和整体密度差很大，进而导致了泡沫出方率低，增加了管道生产成本。
因此，目前需要开发一种既能够满足在140℃下耐高温，又能提高泡沫流动性的聚氨酯管道保温材料。
发明内容：
本发明的目的是提供一种流动性好的聚氨酯管道保温材料，该保温材料抗压强度大于300KPa，导热系数小于0.033w/m.k，吸水率小于8%，开孔率小于8%，140℃高温下放置96h不收缩，泡沫热失重小于3%，且泡沫流动性好，比传统配方出方率提高2～3%左右。
本发明的目的通过如下的技术方案实现：
一种流动性好的管道保温材料，其由A组分和B组分反应得到，A组分为异氰酸酯组分，B组分为组合白料组分，B组分中各成分的质量用量相对于B组分总质量的百分比为：
本发明所述的多元醇组合包括聚醚多元醇1、聚醚多元醇2以及聚醚多元醇3。
本发明所述的多元醇组合中，各多元醇组分质量用量相对于多元醇组合总质量的百分比为：
数均分子量为500～1000，官能度为2～6，羟值为300～600mgKOH/g的聚醚多元醇1为50～80wt%；
数均分子量为400～1500，官能度为2～3，羟值为200～300mgKOH/g的聚醚多元醇2为10～30wt%；
数均分子量为2000～7000，官能度为2～3，羟值为30～150mgKOH/g的聚醚多元醇3为2～20wt%。
本发明所述的多元醇组合中，各多元醇组分质量用量相对于多元醇组合总质量的优选百分比为：
数均分子量为500～1000，官能度为2～6，羟值为300～600mgKOH/g的聚醚多元醇1为60～75wt%，
数均分子量为400～1500，官能度为2～3，羟值为200～300mgKOH/g的聚醚多元醇2为15～25wt%，
数均分子量为2000～7000，官能度为2～3，羟值为30～150mgKOH/g的聚醚多元醇3为5～15wt%。
本发明所述的聚醚多元醇1是由多羟基醇与环氧丙烷聚合而成，所述的多羟基醇为蔗糖、山梨醇、木糖醇、季戊四醇、甘油、二甘醇、一缩二丙二醇、乙二醇、丙二醇、三羟甲基丙烷和一缩二乙二醇中的一种或两种或多种。本发明所述的聚醚多元醇1优选山梨醇和/或蔗糖和/或甘油与环氧丙烷聚合而成的聚醚多元醇，官能度优选4～6，更优选万华化学（宁波）容威聚氨酯有限公司牌号为A60、A29-1，天津三石化牌号为450L的聚醚多元醇。
本发明所述的聚醚多元醇2由甘油、乙二醇、丙二醇、一缩二丙二醇、一缩二乙二醇和三羟甲基丙烷中的一种或两种或多种与环氧丙烷聚合而成。本发明所述的聚醚多元醇2优选甘油、一缩二丙二醇和丙二醇中的一种或两种或多种与环氧丙烷聚合而成的聚醚多元醇，更优选万华化学（宁波）容威聚氨酯有限公司牌号为的A700、DL1000，天津三石化牌号为TMN700的聚醚多元醇。
本发明所述的聚醚多元醇3以甘油或者三羟甲基丙烷为起始剂，与环氧丙烷和环氧乙烷聚合而成。本发明所述的聚醚多元醇3优选甘油与环氧丙烷和环氧乙烷聚合而成的聚醚多元醇，更优选天津三石化牌号为TEP-330N，上海高桥公司牌号为GEP-330N的聚醚多元醇。
本发明所述的催化剂为叔胺类催化剂和有机金属盐类催化剂中的一种或两种或多种，所述的叔胺类催化剂包括五甲基二乙烯三胺、N,N-二甲基环己胺、三乙烯二胺、三乙胺、1,4-二甲基哌嗪、N,N-二甲基苄胺和双二甲胺基乙基醚中的一种两种或者多种，所述的有机金属盐类催化剂包括异辛酸钾、甲酸季铵盐、醋酸钾、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡和油酸钾中的一种两种或者多种。
本发明所述的发泡剂为1,1-二氯-1-氟乙烷（HCFC-141B）、1,1,1,3,3-五氟丙烷（HFC-245fa）、1,1,1,3,3-五氟丁烷（HFC-365mfc）和1,1,1,2-四氟丁烷（HFC-134a）中的一种或两种或多种。
本发明所述的泡沫稳定剂为在泡沫形成过程中促进形成规整泡孔结构的物质，优选含聚硅氧烷的泡沫稳定剂，如硅氧烷-氧化烯共聚物和其它有机聚硅氧烷，更优选德美世创硅油AK8803、德固赛硅油B8533。
本发明所述的异氰酸酯组分A组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯，优选万华化学集团股份有限公司牌号为PM200、PM400，BASF公司牌号为M20s和Huntsman公司牌号为5005的异氰酸酯中的一种两种或多种。
本发明所述的流动性好的管道保温材料中，其异氰酸酯组分A组分与组合白料组分B组分的质量比为1:1～1.5：1，优选1.1：1～1.3：1。
本发明还提供一种制备流动性好的管道保温材料的方法。
本发明制备所述的流动性好的管道保温材料的方法，包括以下步骤：
（1）将多元醇组合、水、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂按照前面技术方案中所说的比例混合均匀，制得组合白料B组分；
（2）将步骤（1）制得的组合白料B组分和A组分异氰酸酯组分按照质量比1:1～1:1.5分别通过高压浇注机浇注在管道模具中制备而成，优选克劳斯玛菲高压浇注机通过聚氨酯浇注人员熟知的浇注工艺，如A组分与B组分温度控制在22～26℃，浇注在聚氨酯模具或者聚氨酯管中管中制得而成。
本发明中的聚氨酯管道保温材料中，原料各组分按照质量单位比例配置。
本发明通过引入数均分子量为500～1000、官能度为2～6、羟值为300～600mgKOH/g的聚醚多元醇1；数均分子量为400～1500、官能度为2～3、羟值为200～300mgKOH/g的聚醚多元醇2；数均分子量为2000～7000、官能度为2～3、羟值为30～150mgKOH/g的聚醚多元醇3这一复配聚醚体系，克服了传统管道行业流动性较差，芯密度和整体密度差距较大的缺点，提高了泡沫的流动性，使泡沫在流动方向上增加了2～3%流动距离，提高了泡沫的出方率。
本发明的配方中，既含有能够提升泡沫强度的聚醚多元醇1，又有能够降低体系粘度的聚醚多元醇2，还有能够增加泡沫柔性链段的聚醚多元醇3；其中，聚醚多元醇3中，环氧丙烷、环氧乙烷这些柔性链段质量百分含量超过95%，具有很强的柔韧性，通过优化这三种聚醚在配方中的使用比例，使得泡沫既能在较低粘度下低阻力流动，又使泡沫有足够的抗压强度和耐高温的能力，还能使泡沫在凝胶时，泡体本身还有很强的柔韧性，能够继续的往前生长，从而增加了泡沫的流动距离，提高了泡沫的流动性。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明所提供的方法予以进一步的说明，但本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明所要求的权利范围内其它任何公知的改变。
实施例使用原料：
聚醚多元醇1：万华化学（宁波）容威聚氨酯有限公司A60、A29-1、A490，天津三石化聚醚450L
聚醚多元醇2：万华化学（宁波）容威聚氨酯有限公司A700、天津三石化公司聚醚TMN-700
聚醚多元醇3：天津三石化公司330N
上述几种聚醚多元醇具体信息如下：
水：蒸馏水
泡沫稳定剂：德美世创的硅油AK8803，德固赛的硅油B8533
催化剂：五甲基二乙烯三胺牌号为PC5、N，N二甲基环己胺牌号为PC8、醋酸钾牌号为LCM-1、辛酸亚锡牌号为T9
发泡剂：HCFC-141B、HFC-245fa、HFC-365mfc、HFC-134a
多亚甲基多苯基多异氰酸酯（又称为聚合MDI）：万华化学集团股份有限公司的PM-200，德国BASF公司的M20s，美国Huntsman公司的5005。
表一：实施例1～6中各组分用量如下
按照表一中的各组分比例制备流动性较好的管道保温材料，表一中所述份是指质量份。制备步骤如下：
（1）将聚醚多元醇1、聚醚多元醇2、聚醚多元醇3、水、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂按照表一的比例混合均匀，制得组合白料B组分；
（2）将步骤（1）制得的组合白料B组分和A组分聚合MDI组分按照表一的质量比，A组分和B组分料温控制在26℃，分别通过克劳斯玛菲高压浇注机，浇注在模具中制备而成。
对比例：
表二：对比例1～3中各组分用量如下：
表二中所述份是指质量份。按照实施例的制备方法制备管道保温材料。将制备的泡沫材料进行性能测试，测试标准如下，测试结果见表三
测试标准：
表三实施例1-6、对比例1-3产品性能测试结果：
实施例1-6在具有良好的导热性、老化性能的同时，还兼具备优异的流动性，使泡沫能够在生长方向上延长2～3%的距离，提高了泡沫出方率，此原料能够满足聚氨酯保温管道行业。

Claims (9)

1.一种流动性好的管道保温材料，其由A组分和B组分反应得到，A组分为异氰酸酯组分，B组分为组合白料组分，其特征在于：B组分中各成分的质量用量相对于B组分总质量的百分比为：
B组分中的多元醇组合中，各多元醇组分质量用量相对于多元醇组合总质量的百分比为：
数均分子量为500～1000，官能度为2～6，羟值为300～600mgKOH/g的聚醚多元醇1为50～80wt%；
数均分子量为400～1500，官能度为2～3，羟值为200～300mgKOH/g的聚醚多元醇2为10～30wt%；
数均分子量为2000～7000，官能度为2～3，羟值为30～150mgKOH/g的聚醚多元醇3为2～20wt%。
2.根据权利要求1所述的管道保温材料，其特征在于：B组分中的多元醇组合中，各多元醇组分质量用量相对于多元醇组合总质量的百分比为：
数均分子量为500～1000，官能度为2～6，羟值为300～600mgKOH/g的聚醚多元醇1为60～75wt%；
数均分子量为400～1500，官能度为2～3，羟值为200～300mgKOH/g的聚醚多元醇2为15～25wt%；
数均分子量为2000～7000，官能度为2～3，羟值为30～150mgKOH/g的聚醚多元醇3为5～15wt%。
3.根据权利要求1或2所述的管道保温材料，其特征在于：所述的聚醚多元醇1是由多羟基醇与环氧丙烷聚合而成，所述的多羟基醇为蔗糖、山梨醇、木糖醇、季戊四醇、甘油、二甘醇、一缩二丙二醇、乙二醇、丙二醇、三羟甲基丙烷和一缩二乙二醇中的一种或两种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的管道保温材料，其特征在于：所述的聚醚多元醇2由甘油、乙二醇、丙二醇、一缩二丙二醇、一缩二乙二醇和三羟甲基丙烷中的一种或两种或多种与环氧丙烷聚合而成。
5.根据权利要求1或2所述的管道保温材料，其特征在于：所述的聚醚多元醇3是以甘油或者三羟甲基丙烷为起始剂，与环氧丙烷和环氧乙烷聚合而成。
6.根据权利要求1或2所述的管道保温材料，其特征在于：所述催化剂为叔胺类催化剂和有机金属盐类催化剂中的一种或两种或多种；所述的叔胺类催化剂包括五甲基二乙烯三胺、N,N-二甲基环己胺、三乙烯二胺、三乙胺、1,4-二甲基哌嗪、N,N-二甲基苄胺和双二甲胺基乙基醚中的一种或两种或者多种，所述的有机金属盐类催化剂包括异辛酸钾、甲酸季铵盐、醋酸钾、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡和油酸钾中的一种或两种或者多种。
7.根据权利要求1或2所述的管道保温材料，其特征在于：所述发泡剂为1,1-二氯-1-氟乙烷、1,1,1,3,3-五氟丙烷、1,1,1,3,3-五氟丁烷和1,1,1,2-四氟丁烷中的一种或两种或多种。
8.根据权利要求1或2所述的管道保温材料，其特征在于：异氰酸酯组分A组分与组合白料组分B组分的质量比为1:1～1.5：1，所述的异氰酸酯组分A组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
9.一种制备权利要求1～8任一项所述的管道保温材料的方法，包括以下步骤：
（1）将多元醇组合、水、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂按照权利要求1所述的比例混合均匀，制得组合白料组分B组分；
（2）将步骤（1）制得的组合白料组分B组分和A组分异氰酸酯组分按照质量比1:1～1:1.5分别通过高压浇注机浇注在管道模具中制备而成。
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