CN105461894A - 一种超低添加异氰酸酯的聚氨酯发泡材料 - Google Patents

Abstract

本发明属于泡沫填缝剂领域，尤其涉及一种超低添加异氰酸酯的聚氨酯发泡材料，其特征在于，各组分按照质量份数组成为：聚醚多元醇Ⅰ10-70份、聚醚多元醇Ⅱ20-50份、聚醚多元醇Ⅲ50-120份、石蜡50-80份、聚醚改性聚硅氧烷3-5份、催化剂2-4份、异氰酸酯100-200份、甲醚40-80份、液化石油气30-90份；所述聚醚多元醇Ⅱ的分子量800、官能度为2；所述聚醚多元醇Ⅲ的分子量700、官能度为3。本发明针对高比例异氰酸酯基化合物的传统配方进行改进优化，引入聚醚多元醇Ⅱ、聚醚多元醇Ⅲ、特种聚醚改性聚硅氧烷三种特殊助剂的添加，大大降低了异氰酸酯的用量，并能保持其原有产品的性能优越性，从而节省成本，创造利润。

Description

一种超低添加异氰酸酯的聚氨酯发泡材料

技术领域

本发明属于泡沫填缝剂领域，尤其涉及一种超低添加异氰酸酯的聚氨酯发泡材料。

背景技术

聚氨酯发泡剂全称单组分聚氨酯泡沫填缝剂，俗称发泡剂、发泡胶、PU填缝剂，是气雾技术和聚氨酯泡沫技术交叉结合的产物。它是一种将聚氨酯预聚物、发泡剂、催化剂等组分装填于耐压气雾罐中的特殊聚氨酯产品。当物料从气雾罐中喷出时，沫状的聚氨酯物料会迅速膨胀并与空气或接触到的基体中的水分发生固化反应形成泡沫。固化后的聚氨酯泡沫填缝剂泡沫具有填缝、粘结、密封、隔热、吸音等多种效果，是一种环保节能、使用方便的建筑材料，可适用于密封堵漏、填空补缝、固定粘结，保温隔音，尤其适用于塑钢或铝合金门窗和墙体间的密封堵漏及防水。

单组份聚氨酯泡沫填缝剂是高分子发泡材料的一种，市场需求非常广泛。异氰酸酯(O＝C＝N—R—N＝C＝O)基有机化合物是现行聚氨酯发泡剂的必备原料之一，MDI是一种填缝剂生产行业中常用的异氰酸酯类产品，粗MDI为二苯基甲烷二异氰酸酯的二、三、四官的混合物，其中二官的约占50％，三官的约占30％，四官的约占20％。传统配方的OCF填缝剂以质量比计算，粗MDI所需添加量都在80％以上，此处的质量比指配方中粗MDI与聚醚、石蜡、催化剂等物料混合物的质量比，物料混合物中不包含甲醚和丙丁烷气体。但是由于异氰酸酯生产条件苛刻，生成原料稀缺并伴有剧毒反应，对于环境和人身危害甚大，导致其价位一直居高不下，使得该类发泡材料产品具有成本高，利润低等特点。

表1单组分聚氨酯泡沫填缝剂的传统配方

原料名称及编号	质量分数％
		聚醚多元醇310	20-30
聚醚多元醇305	10-40
		聚醚多元醇204	30-50
石蜡	20-50
		聚醚改性聚硅氧烷8871	3-5
催化剂	2-4
		异氰酸酯	200-350
甲醚	50-70
		液化石油气	40-90

为了能够改善此产品的性价比，科研人员一直期望对发泡材料的配方工艺进行改进，使之较少的依赖异氰酸酯基化合物。由于单组分聚氨酯泡沫填缝剂的性能与其重要的原材料—异氰酸酯的用量有着直接的关系。异氰酸酯的加入量不足，通常会使得泡沫产品硬度不够，粘接性差，影响其使用性能。为了提高单组份聚氨酯泡沫填缝剂的性价比，占据市场优势，迫切需要对单组份聚氨酯泡沫填缝剂的配方进行技术革新。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供了一种异氰酸酯的用量低并依然能够保持良好的粘接性能的超低添加异氰酸酯的聚氨酯发泡材料。

本发明所采用的技术方案为：一种超低添加异氰酸酯的聚氨酯发泡材料，其特征在于，包括聚醚多元醇Ⅰ、聚醚多元醇Ⅱ、聚醚多元醇Ⅲ、石蜡、聚醚改性聚硅氧烷、催化剂、异氰酸酯、甲醚、液化石油气，各组分按照质量份数组成为：聚醚多元醇Ⅰ10-70份、聚醚多元醇Ⅱ20-50份、聚醚多元醇Ⅲ50-120份、石蜡50-80份、聚醚改性聚硅氧烷3-5份、催化剂2-4份、异氰酸酯100-200份、甲醚40-80份、液化石油气30-90份；

所述聚醚多元醇Ⅰ的分子量为1000、官能度为3；

所述聚醚多元醇Ⅱ的分子量800、官能度为2；

所述聚醚多元醇Ⅲ的分子量700、官能度为3；

所述聚醚改性聚硅氧烷的封端率为70％。

各组分按较优质量份数组成为：聚醚多元醇Ⅰ40份、聚醚多元醇Ⅱ35份、聚醚多元醇Ⅲ85份、石蜡65份、聚醚改性聚硅氧烷4份、催化剂3份、异氰酸酯150份、甲醚60份、液化石油气60份。

所述催化剂为2,2-二吗啉基二乙基醚。

所述聚醚多元醇Ⅰ的型号为聚醚多元醇310，所述聚醚多元醇Ⅱ的型号为聚醚多元醇GN-JM-2080，所述聚醚多元醇Ⅲ的型号为聚醚多元醇GN-JM-3070。

所述聚醚改性聚硅氧烷的型号为GN-GY-505。

所述液化石油气中丙烷与丁烷的比例为：丙烷：丁烷＝5.5：4.5—7.5：2.5。

所述液化石油气中丙烷与丁烷的比例为：丙烷：丁烷＝6.5：3.5。

所述异氰酸酯为MDI。

本发明的有益效果为：

1、本发明针对高比例异氰酸酯基化合物的传统配方进行改进优化，引入聚醚多元醇Ⅱ、聚醚多元醇Ⅲ、特种聚醚改性聚硅氧烷三种特殊助剂的添加，对单组份聚氨酯泡沫填缝剂进行技术革新，大大降低了异氰酸酯的用量，并能保持其原有产品的性能优越性，从而节省成本，创造利润；

2、异氰酸酯在单组分聚氨酯泡沫中配比超低，依然能够保持良好的粘接性能；

3、在生产中，异氰酸酯选用粗MDI，生产成本低。

具体实施方式

一、实施例部分

实施例1

(1)按照如下质量份数称量各组分：聚醚多元醇Ⅰ10份、聚醚多元醇Ⅱ25份、聚醚多元醇Ⅲ60份、石蜡50份、聚醚改性聚硅氧烷5份、2,2-二吗啉基二乙基醚4份、异氰酸酯150份、甲醚55份、液化石油气90份，异氰酸酯的添加量为33.4％；

聚醚多元醇Ⅰ的分子量为1000、官能度为3；

聚醚多元醇Ⅱ的分子量800、官能度为2；

聚醚多元醇Ⅲ的分子量700、官能度为3；

聚醚改性聚硅氧烷的封端率为70％；

聚醚多元醇Ⅰ的型号为聚醚多元醇310，聚醚多元醇Ⅱ的型号为聚醚多元醇GN-JM-2080，聚醚多元醇Ⅲ的型号为聚醚多元醇GN-JM-3070，聚醚改性聚硅氧烷的型号为GN-GY-505；

液化石油气中丙烷与丁烷的比例为：丙烷：丁烷＝6.5：3.5；

异氰酸酯选用粗MDI，粗MDI为二苯基甲烷二异氰酸酯的二、三、四官的混合物，其中二官的约占45-55％，三官的约占25-35％，四官的约占15-25％。

(2)上述配方按照如下加工工艺加工：

按照配方比例将聚醚多元醇Ⅰ、聚醚多元醇Ⅱ、聚醚多元醇Ⅲ、聚醚改性聚硅氧烷、石蜡、2,2-二吗啉基二乙基醚在30℃的真空搅拌釜里混合均匀，即形成行业俗称“白料混合物”；

在全自动发泡剂灌装生产线上，将白料混合物与异氰酸酯分量交替灌入750ml的气雾剂料罐后立即用封口机封口，封口后依次加入甲醚和液化石油气，并充分振摇，振摇过程中，罐内各组分发生放热反应，放热温度随季节的变化，环境温度不同，其放热时罐体温度亦不同，冬季放热温度为25℃，夏季放热温度为40℃，反应所需时间通常需要24h，待聚醚多元醇Ⅰ、聚醚多元醇Ⅱ、聚醚多元醇Ⅲ与异氰酸酯在罐内预聚反应结束后，罐体温度降低至常温，进入成品车间。

实施例2

(1)按照如下质量份数称量各组分：聚醚多元醇Ⅰ25份、聚醚多元醇Ⅱ20份、聚醚多元醇Ⅲ60份、石蜡50份、聚醚改性聚硅氧烷3份、2,2-二吗啉基二乙基醚3份、异氰酸酯120份、甲醚60份、液化石油气40份，异氰酸酯的添加量为31.5％；

聚醚多元醇Ⅰ的分子量为1000、官能度为3；

聚醚多元醇Ⅱ的分子量800、官能度为2；

聚醚多元醇Ⅲ的分子量700、官能度为3；

聚醚改性聚硅氧烷的封端率为70％；

聚醚多元醇Ⅰ的型号为聚醚多元醇310，聚醚多元醇Ⅱ的型号为聚醚多元醇GN-JM-2080，聚醚多元醇Ⅲ的型号为聚醚多元醇GN-JM-3070，聚醚改性聚硅氧烷的型号为GN-GY-505；

液化石油气中丙烷与丁烷的比例为：丙烷：丁烷＝6.5：3.5；

异氰酸酯选用粗MDI，粗MDI为二苯基甲烷二异氰酸酯的二、三、四官的混合物，其中二官的约占45-55％，三官的约占25-35％，四官的约占15-25％。

(2)加工工艺同实施例1。

实施例3

(1)按照如下质量份数称量各组分：聚醚多元醇Ⅰ40份、聚醚多元醇Ⅱ35份、聚醚多元醇Ⅲ85份、石蜡65份、聚醚改性聚硅氧烷4份、催化剂3份、异氰酸酯150份、甲醚60份、液化石油气60份，异氰酸酯的添加量为29.9％；

聚醚多元醇Ⅰ的分子量为1000、官能度为3；

聚醚多元醇Ⅱ的分子量800、官能度为2；

聚醚多元醇Ⅲ的分子量700、官能度为3；

聚醚改性聚硅氧烷的封端率为70％；

聚醚多元醇Ⅰ的型号为聚醚多元醇310，聚醚多元醇Ⅱ的型号为聚醚多元醇GN-JM-2080，聚醚多元醇Ⅲ的型号为聚醚多元醇GN-JM-3070，聚醚改性聚硅氧烷的型号为GN-GY-505。

液化石油气中丙烷与丁烷的比例为：丙烷：丁烷＝6.5：3.5；

异氰酸酯选用粗MDI，粗MDI为二苯基甲烷二异氰酸酯的二、三、四官的混合物，其中二官的约占45-55％，三官的约占25-35％，四官的约占15-25％。

(2)加工工艺同实施例1。

实施例4

(1)按照如下质量份数称量各组分：聚醚多元醇Ⅰ50份、聚醚多元醇Ⅱ40份、聚醚多元醇Ⅲ80份、石蜡60份、聚醚改性聚硅氧烷4份、2,2-二吗啉基二乙基醚3份、异氰酸酯100份、甲醚40份、液化石油气30份，异氰酸酯的添加量为24.5％；

聚醚多元醇Ⅰ的分子量为1000、官能度为3；

聚醚多元醇Ⅱ的分子量800、官能度为2；

聚醚多元醇Ⅲ的分子量700、官能度为3；

聚醚改性聚硅氧烷的封端率为70％；

聚醚多元醇Ⅰ的型号为聚醚多元醇310，聚醚多元醇Ⅱ的型号为聚醚多元醇GN-JM-2080，聚醚多元醇Ⅲ的型号为聚醚多元醇GN-JM-3070，聚醚改性聚硅氧烷的型号为GN-GY-505；

液化石油气中丙烷与丁烷的比例为：丙烷：丁烷＝6.5：3.5；

异氰酸酯选用粗MDI，粗MDI为二苯基甲烷二异氰酸酯的二、三、四官的混合物，其中二官的约占45-55％，三官的约占25-35％，四官的约占15-25％。

(2)加工工艺同实施例1。

实施例5

(1)按照如下质量份数称量各组分：聚醚多元醇Ⅰ30份、聚醚多元醇Ⅱ50份、聚醚多元醇Ⅲ110份、石蜡50份、聚醚改性聚硅氧烷5份、2,2-二吗啉基二乙基醚3份、异氰酸酯180份、甲醚80份、液化石油气90份，异氰酸酯的添加量为30.1％；

聚醚多元醇Ⅰ的分子量为1000、官能度为3；

聚醚多元醇Ⅱ的分子量800、官能度为2；

聚醚多元醇Ⅲ的分子量700、官能度为3；

聚醚改性聚硅氧烷的封端率为70％；

聚醚多元醇Ⅰ的型号为聚醚多元醇310，聚醚多元醇Ⅱ的型号为聚醚多元醇GN-JM-2080，聚醚多元醇Ⅲ的型号为聚醚多元醇GN-JM-3070，聚醚改性聚硅氧烷为的型号为GN-GY-505。

液化石油气中丙烷与丁烷的比例为：丙烷：丁烷＝6.5：3.5；

异氰酸酯选用粗MDI，粗MDI为二苯基甲烷二异氰酸酯的二、三、四官的混合物，其中二官的约占45-55％，三官的约占25-35％，四官的约占15-25％。

(2)加工工艺同实施例1。

实施例1-5中，异氰酸酯的添加量均在30％左右。

二、性能对比实验

取用本发明中产品与传统配方产品进行性能对比实验，泡沫的物理指标测试包括泡沫的弹性、粘结强度、密度，具体测试方法按照JC936—2004中华人民共和国建材行业标准—单组份聚氨酯泡沫填缝剂执行，具体测试结果见表2。

表2泡沫的物理指标测试数据对照表

从表2可以明显看出，本发明中产品与传统配方产品泡沫的物理指标基本相同。

以上对本发明的5个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种超低添加异氰酸酯的聚氨酯发泡材料，其特征在于，包括聚醚多元醇Ⅰ、聚醚多元醇Ⅱ、聚醚多元醇Ⅲ、石蜡、聚醚改性聚硅氧烷、催化剂、异氰酸酯、甲醚、液化石油气，各组分按照质量份数组成为：聚醚多元醇Ⅰ10-70份、聚醚多元醇Ⅱ20-50份、聚醚多元醇Ⅲ50-120份、石蜡50-80份、聚醚改性聚硅氧烷3-5份、催化剂2-4份、异氰酸酯100-200份、甲醚40-80份、液化石油气30-90份；

所述聚醚多元醇Ⅰ的分子量为1000、官能度为3；

所述聚醚多元醇Ⅱ的分子量800、官能度为2；

所述聚醚多元醇Ⅲ的分子量700、官能度为3；

所述聚醚改性聚硅氧烷的封端率为70%。

2.根据权利要求1所述的一种超低添加异氰酸酯的聚氨酯发泡材料，其特征在于，各组分按较优质量份数组成为：聚醚多元醇Ⅰ40份、聚醚多元醇Ⅱ35份、聚醚多元醇Ⅲ85份、石蜡65份、聚醚改性聚硅氧烷4份、催化剂3份、异氰酸酯150份、甲醚60份、液化石油气60份。

3.根据权利要求1所述的一种超低添加异氰酸酯的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述催化剂为2,2-二吗啉基二乙基醚。

4.根据权利要求1所述的一种超低添加异氰酸酯的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述聚醚多元醇Ⅰ的型号为聚醚多元醇310，所述聚醚多元醇Ⅱ的型号为聚醚多元醇GN-JM-2080，所述聚醚多元醇Ⅲ的型号为聚醚多元醇GN-JM-3070。

5.根据权利要求1所述的一种超低添加异氰酸酯的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述聚醚改性聚硅氧烷为的型号为GN-GY-505。

6.根据权利要求1所述的一种超低添加异氰酸酯的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述液化石油气中丙烷与丁烷的比例为：丙烷：丁烷=5.5：4.5—7.5：2.5。

7.根据权利要求6所述的一种超低添加异氰酸酯的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述液化石油气中丙烷与丁烷的比例为：丙烷：丁烷=6.5：3.5。

8.根据权利要求1所述的一种超低添加异氰酸酯的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述异氰酸酯为MDI。