CN105906775A - 超低gwp环保型工程喷涂聚氨酯保温材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料，其特征在于：包括按照重量份的多组份Ⅰ和组份Ⅱ，其中组份Ⅰ组成包括以下：低粘度高管能度聚醚多元醇A为：20‑30份；低羟值高管能度聚醚多元醇B为：10‑30份；芳香烃类低粘度阻燃聚酯多元醇C为：30‑50份；含磷类阻燃剂为：10‑30份；含磷卤类阻燃剂为：20‑30份；泡沫稳定剂：1‑3份；催化剂：4‑8份；水：1‑3份；低GWP环保型LBA发泡剂：10‑20份；组份Ⅱ为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。同时本发明涉及该保温材料的制造方法，本发明生产聚氨酯保温材料，其产品性能与141B发泡剂生产的产品性能相当，并且生产过程中发泡剂挥发产生的气体具有超低GWP及零ODP特性。

Description

超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料及制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯制备领域，尤其是涉及一种超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料及制备方法。
背景技术
聚氨酯硬泡体是一种具有保温与防水功能的新型合成材料，其导热系数仅0.020～0.025W/(m*Κ)，是目前所有保温材料中导热系数最低的。所以使用硬质聚氨酯泡沫塑料来替代传统保温材料，主要应用在建筑物外墙保温，屋面防水保温一体化、冷库保温隔热、管道保温材料、建筑板材、冷藏车及冷库隔热材等。已经成为主导市场的保温节能产品之一。
聚氨酯喷涂施工工艺的优点主要包括以下几个方面：
(1)、喷涂生产效率高，尤其适用于大面积、异形物体的绝热处理，成型速度快，生产效率高，施工速度非常快。
(2)、喷涂聚氨酯发泡现场施工灵活性、操作性非常方便，准备时间短，随到随喷，不需要模具预热等复杂的准备工作。
(3)、对于各种形状的基材，不论是平面、立面还是顶面，不论是圆形、球形还是其他不规则形状的复杂物体，都可以直接实施喷涂发泡加工，不需昂贵的模具制造费用。
目前国内广泛使用的聚氨酯喷涂发泡剂，大多数为HCFC-141B,少数使用HFC-245fa。其中HCFC-141B是一种非环保型发泡剂，对大气臭氧层有破坏作用，欧美等发达国家已经禁止使用，中国将在2030年前完全淘汰。而HFC-245fa虽然ODP值为0，但是GWP值较高，只 能作为一种过渡产品使用。而本发明所使用的LBA发泡剂是最新一代环保型发泡剂，其ODP值为0，GWP值非常低，是目前为止较理想的环保型发泡剂。
表一：各种发泡剂性能对比(数据来源霍尼韦尔公司)
产品 HCFC-141B HFC-245fa solsticeLBA
结构 CH3CCL2F CF3CH2CHF2 CF3CH＝CHCL
分子量 117 134 130
沸点℃ 31.9 15.3 19
ODP 0.11 0 0
GWP 725 1030 1
导热系数mW/(m.k) 9.7 12.7 10.2
由于目前最新一代环保型发泡剂LBA价格较昂贵，大约是HCFC-141B价格5-6倍，所以等比例替代141B推广比较困难，所以本发明就是通过配方中加入特定的低粘度低羟值高管能度聚醚多元醇、芳香烃类低粘度阻燃聚酯多元醇，降低环保型发泡剂LBA的用量来降低原材料成本，,通过调整与水与催化剂等助剂用量，形成超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯组合聚醚多元醇，再与多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)混合反应形成超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料。使用本发明生产聚氨酯保温材料，其产品性能与141B发泡剂生产的产品性能相当，并且生产过程中发泡剂挥发产生的气体具有超低GWP(全球变暖潜能值)及零ODP(消耗臭氧潜能值)特性，是理想的环保型工程喷涂聚氨酯保温材料替代品。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料及制备方法，本发明通过配方中加入特定的低粘度低羟值高管能度聚醚多元醇、芳香烃类低粘度阻燃聚酯多元醇，及使用最新一代环保型超低GWP发泡剂LBA,与水催化剂等助剂一起混合，同时通过调整水与催化剂等助剂的比例来降低环保型发泡剂LBA的用量来降低原材料成本，最终形成超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯组合聚醚多元醇，再与苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)混合反应形成超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料。用本发明生产聚氨酯保温材料，其产品性能与141B发泡剂生产的产品性能相当，并且生产过程中发泡剂挥发产生的气体具有超低GWP(全球变暖潜能值)及零ODP(消耗臭氧潜能值)特性，是理想的环保型工程喷涂聚氨酯保温材料替代品。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料，其特征在于：包括按照重量份的多组份Ⅰ和组份Ⅱ，其中组份Ⅰ组成包括以下：
低粘度高管能度聚醚多元醇A为：20-30份；
低羟值高管能度聚醚多元醇B为：10-30份；
芳香烃类低粘度阻燃聚酯多元醇C为：30-50份；
含磷类阻燃剂为：10-30份；
含磷卤类阻燃剂为：20-30份；
泡沫稳定剂：1-3份；
催化剂：4-8份；
水：1-3份；
低GWP环保型LBA发泡剂：10-20份；
组份Ⅱ为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
对本发明做进一步优选，所述低粘度高管能度聚醚多元醇A为蔗糖、甘油、二甘醇等为起始剂和环氧乙烷、丙烷合成的聚醚多元醇，平均分子量800-1000，粘度1000-2000mpa.s(25℃)，羟值250-300mgKOH/g。
对本发明做进一步优选，所述低羟值高管能度聚醚多元醇B为笨酚、二乙醇胺、TDA等为起始剂和环氧乙烷、丙烷合成的聚醚多元醇，平均分子量800-1000，粘度2000-3000mpa.s(25℃),羟值200-250mgKOH/g。
对本发明做进一步优选，所述芳香烃类低粘度阻燃聚酯多元醇C为苯酐、对苯二甲酸系列高芳烃含量聚酯多元醇，平均分子量500-800，粘度1000-2500mpa.s(25℃),羟值200-250mgKOH/g。
对本发明做进一步优选，所述含磷阻燃剂为磷酸酯类，可以是磷酸三乙酯、甲基磷酸二甲酯中的任意一种或二种组合。
对本发明做进一步优选，所述含磷卤类阻燃剂为TCEP、TCPP、TDCP中的任意一种或几种组合。
对本发明做进一步优选，所述泡沫稳定剂为硅酮类表面活性剂。本发明中的泡沫稳定剂采用南京美思德AK8805,AK8811等等，或者其他类似的也可以。
对本发明做进一步优选，所述催化剂为胺类、季胺盐类。本发明中的催化剂采用美国气体公司二甲基环己胺、PC41、TMR-2等，或者其他类似的也可以。
对本发明做进一步优选，所述发泡剂为低GWP环保型LBA发泡剂，为美国霍尼韦尔公司产品。
对本发明做进一步优选，超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料，其特征在于：包括按照重量份的多组份Ⅰ和组份Ⅱ，其中组份Ⅰ组成包括以下：
低粘度高管能度聚醚多元醇A为：20-25份；
低羟值高管能度聚醚多元醇B为：10-20份；
芳香烃类低粘度阻燃聚酯多元醇C为：30-40份；
含磷类阻燃剂为：10-20份；
含磷卤类阻燃剂为：20-25份；
泡沫稳定剂：1-3份；
催化剂：4-8份；
水：1-3份；
低GWP环保型LBA发泡剂：10-15份；
组份Ⅱ为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
一种制造高阻燃PIR体系聚氨酯保温材及其制备方法，其特征在于：
首先将上述组份Ⅰ中的各个组份按比例均匀混合后，形成组份 Ⅰ；
接着组份Ⅰ与组份Ⅱ之间的比例如下：
组份Ⅰ：组份Ⅱ在100:100-100:120之间；
最后通过喷涂发泡机械设备均匀混合，形成高阻燃PIR体系聚氨酯保温材料。
与现有技术相比较，本发明具有以下的有益效果：
本发明通过配方中加入特定的低粘度低羟值高管能度聚醚多元醇、芳香烃类低粘度阻燃聚酯多元醇，及使用最新一代环保型超低GWP发泡剂LBA，与水催化剂等助剂一起混合，同时通过调整水与催化剂等助剂的比例来降低环保型发泡剂LBA的用量来降低原材料成本，最终形成超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯组合聚醚多元醇，再与苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)混合反应形成超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料。用本发明生产聚氨酯保温材料，其产品性能与141B发泡剂生产的产品性能相当，并且生产过程中发泡剂挥发产生的气体具有超低GWP(全球变暖潜能值)及零ODP(消耗臭氧潜能值)特性，是理想的环保型工程喷涂聚氨酯保温材料替代品。
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明涉及了一种超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料，其 特征在于：包括按照重量份的多组份Ⅰ和组份Ⅱ，其中组份Ⅰ组成包括以下：
低粘度高管能度聚醚多元醇A为：20-30份；
低羟值高管能度聚醚多元醇B为：10-30份；
芳香烃类低粘度阻燃聚酯多元醇C为：30-50份；
含磷类阻燃剂为：10-30份；
含磷卤类阻燃剂为：20-30份；
泡沫稳定剂：1-3份；
催化剂：4-8份；
水：1-3份；
低GWP环保型LBA发泡剂：10-20份；
组份Ⅱ为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
本发明中所述低粘度高管能度聚醚多元醇A为蔗糖、甘油、二甘醇等为起始剂和环氧乙烷、丙烷合成的聚醚多元醇，平均分子量800-1000，粘度1000-2000mpa.s(25℃)，羟值250-300mgKOH/g，所述低羟值高管能度聚醚多元醇B为笨酚、二乙醇胺、TDA等为起始剂和环氧乙烷、丙烷合成的聚醚多元醇，平均分子量800-1000，粘度2000-3000mpa.s(25℃),羟值200-250mgKOH/g，所述芳香烃类低粘度阻燃聚酯多元醇C为苯酐、对苯二甲酸系列高芳烃含量聚酯多元醇，平均分子量500-800，粘度1000-2500mpa.s(25℃),羟值200-250mgKOH/g，含磷阻燃剂为磷酸酯类，可以是磷酸三乙酯、甲基 磷酸二甲酯中的任意一种或二种组合，含磷卤类阻燃剂为TCEP、TCPP、TDCP中的任意一种或几种组合，所述泡沫稳定剂为硅酮类表面活性剂。本发明中的泡沫稳定剂采用南京美思德AK8805,AK8811等等，或者其他类似的也可以，所述催化剂为胺类、季胺盐类。本发明中的催化剂采用美国气体公司二甲基环己胺、PC41、TMR-2等，或者其他类似的也可以，所述发泡剂为141B。
本发明涉及一种制造高阻燃PIR体系聚氨酯保温材及其制备方法，其特征在于：
首先将上述组份Ⅰ中的各个组份按比例均匀混合后，形成组份Ⅰ；接着组份Ⅰ与组份Ⅱ之间的比例如下，组份Ⅰ：组份Ⅱ在100:100-100:120之间；最后通过喷涂发泡机械设备均匀混合，形成高阻燃PIR体系聚氨酯保温材料。
实施例1：
本实施例公开了一种高阻燃PIR体系聚氨酯保温材及其制备方法，其特征在于：其特征是以多组份Ⅰ和组份Ⅱ为原料，先复配组份Ⅰ如下(按重量份计)：低粘度高管能度聚醚多元醇A为25份；低羟值高管能度聚醚多元醇B为15份；芳香烃类低粘度阻燃聚酯多元醇C为40份；含磷类阻燃剂为DMMP 20份；含磷卤类阻燃剂为TCPP 25份；泡沫稳定剂AK8805 2份；催化剂PC8:4份，TMR-2：2份；水：2.5份；发泡剂LBA：15份。将上述各组份加入密闭的容器中混合均匀形成组份Ⅰ。
其中阻燃剂为DMMP及TCPP为扬州晨化公司产品，泡沫稳定剂AK8805 为南京美思德公司产品，催化剂PC8/TMR-2为美国气体公司产品，发泡剂LBA为美国霍尼韦尔公司产品；发泡剂141B为浙江三美公司产品，组份Ⅱ为烟台万华公司PM-200。
将组份Ⅰ和组份Ⅱ按比例100:105加入容器中混合搅拌均匀，再倒入相应的模俱中熟化成型就制成超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料。
为了方便比较，将市场上普通阻燃聚氨酯泡沫制品合成配方对照如下：
另外，本发明同时采用了不同配方组份的实施例2、实施例3和实施例4，制造过程与实施例1完全一样，为了方便比较且清楚，同时将市场上普通阻燃聚氨酯泡沫制品合成配方对照，特制作出表二，具体如下：
表二：
表三：泡沫性能指标
本发明中的以上所有测试都是按照国家相关标准进行测试。通过上述对比可以发现，采用LBA发泡剂的超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温泡沫和采用141b发泡剂的普通阻燃喷涂聚氨酯泡沫所有性能指标相接近，都达到了国家对外墙喷涂聚氨酯保温材料的性能指标要求。而且比采用141b型及245fa型发泡剂的喷涂料具有更低的GWP值，更加环保节能，是今后聚氨酯工程喷涂料的发展趋势。
以上所述仅为本发明的一个实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (10)

1.超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料，其特征在于：包括按照重量份的多组份Ⅰ和组份Ⅱ，其中组份Ⅰ组成包括以下：
低粘度高管能度聚醚多元醇A为：20-30份；
低羟值高管能度聚醚多元醇B为：10-30份；
芳香烃类低粘度阻燃聚酯多元醇C为：30-50份；
含磷类阻燃剂为：10-30份；
含磷卤类阻燃剂为：20-30份；
泡沫稳定剂：1-3份；
催化剂：4-8份；
水：1-3份；
低GWP环保型LBA发泡剂：10-20份；
组份Ⅱ为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料，其特征在于：超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料，其特征在于：包括按照重量份的多组份Ⅰ和组份Ⅱ，其中组份Ⅰ组成包括以下：
低粘度高管能度聚醚多元醇A为：20-25份；
低羟值高管能度聚醚多元醇B为：10-20份；
芳香烃类低粘度阻燃聚酯多元醇C为：30-40份；
含磷类阻燃剂为：10-20份；
含磷卤类阻燃剂为：20-25份；
泡沫稳定剂：1-3份；
催化剂：4-8份；
水：1-3份；
低GWP环保型LBA发泡剂：10-15份；
组份Ⅱ为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
3.根据权利要求1所述超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料，其特征在于：所述低粘度高管能度聚醚多元醇A为蔗糖、甘油、二甘醇等为起始剂和环氧乙烷、丙烷合成的聚醚多元醇，平均分子量800-1000，粘度1000-2000mpa.s(25℃)，羟值250-300mgKOH/g。
4.根据权利要求1所述超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料，其特征在于：所述低羟值高管能度聚醚多元醇B为笨酚、二乙醇胺、TDA等为起始剂和环氧乙烷、丙烷合成的聚醚多元醇，平均分子量800-1000，粘度2000-3000mpa.s(25℃),羟值200-250mgKOH/g。
5.根据权利要求1所述超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料，其特征在于：所述芳香烃类低粘度阻燃聚酯多元醇C为苯酐、对苯二甲酸系列高芳烃含量聚酯多元醇，平均分子量500-800，粘度1000-2500mpa.s(25℃),羟值200-250mgKOH/g。
6.根据权利要求1所述超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料，其特征在于：含磷阻燃剂为磷酸酯类，可以是磷酸三乙酯、甲基磷酸二甲酯中的任意一种或二种组合。
7.根据权利要求1所述超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料，其特征在于：含磷卤类阻燃剂为TCEP、TCPP、TDCP中的任意一种或几种组合。
8.根据权利要求1所述超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料，其特征在于：所述泡沫稳定剂为硅酮类表面活性剂，所述催化剂为胺类、季胺盐类。
9.根据权利要求1所述超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料，其特征在于：所述发泡剂为低GWP环保型LBA发泡剂。
10.一种制造如权利要求1所述超低GWP环保型工程喷涂聚氨酯保温材料，其特征在于：
首先将上述组份Ⅰ中的各个组份按比例均匀混合后，形成组份Ⅰ；
接着组份Ⅰ与组份Ⅱ之间的比例如下：
组份Ⅰ：组份Ⅱ在100:100-100:120之间；
最后通过喷涂发泡机械设备均匀混合，形成高阻燃PIR体系聚氨酯保温材料。
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