CN105949423B - 聚氨酯泡沫的制备方法及聚氨酯泡沫 - Google Patents

聚氨酯泡沫的制备方法及聚氨酯泡沫 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种聚氨酯泡沫的制备方法及聚氨酯泡沫，其中，所述制备方法包括以下步骤：将聚醚多元醇与戊烷进行混合，得到第一混合物；将所述第一混合物与1‑氯‑3,3,3‑三氟丙烯进行混合，得到第二混合物；通过高压混合头，将所述第二混合物与异氰酸酯进行混合，并注入发泡箱内进行发泡。本发明技术方案能够获得导热率更低的聚氨酯泡沫，降低制冷设备的能耗。

Description

聚氨酯泡沫的制备方法及聚氨酯泡沫
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯泡沫的制备方法及聚氨酯泡沫。
背景技术
目前，随着国家能耗标准的不断升级，人们对制冷设备的保温性能的要求越来越高，因此，制冷设备中所使用的隔热保温材料的导热率也受到了越来越多的关注和重视。当下，制冷设备中普遍使用的隔热保温材料是聚氨酯泡沫，而其导热率偏高则是制约制冷设备能耗升级的重要原因。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种聚氨酯泡沫的制备方法，旨在获得导热率更低的聚氨酯泡沫，降低制冷设备的能耗。
为实现上述目的，本发明提出的聚氨酯泡沫的制备方法包括以下步骤：
将聚醚多元醇与戊烷进行混合，得到第一混合物；
将所述第一混合物与1-氯-3,3,3-三氟丙烯进行混合，得到第二混合物；
通过高压混合头，将所述第二混合物与异氰酸酯进行混合，并注入发泡箱内进行发泡。
可选地，所述制备方法中各原料按重量份数添加如下：
聚醚多元醇35～40份；
戊烷2～5份；
1-氯-3,3,3-三氟丙烯1～3份；
异氰酸酯40～60份。
可选地，所述将所述第二混合物与异氰酸酯进行混合的步骤中，所述第二混合物与所述异氰酸酯的重量比为1:1.12。
可选地，所述将聚醚多元醇与戊烷进行混合的步骤中，原料温度范围为15～20℃，混合压力范围为12～14MPa，搅拌时间为1～2h，搅拌速度为2000～5000r/min。
可选地，所述将聚醚多元醇与戊烷进行混合的步骤中，乳白时间为2～4s，凝胶时间为35～45s。
可选地，所述聚醚多元醇25℃时的粘度范围为7000～10000cps，所述聚醚多元醇的羟值含量范围为340～390mgKOH/g。
可选地，所述异氰酸酯25℃时的粘度范围为150～220cps，所述异氰酸酯的异氰酸根的重量占比为31.4％。
可选地，所述聚醚多元醇与所述1-氯-3,3,3-三氟丙烯的25℃混合粘度范围为400～500cps，所述聚醚多元醇与所述1-氯-3,3,3-三氟丙烯的混合密度范围为1.0～1.2g/ml。
可选地，所述戊烷包括环戊烷、正戊烷、及异戊烷中的至少一种。
本发明还提出一种聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫的发泡孔径在160～185μm之间。
可选地，所述聚氨酯泡沫的导热率在16～19mW/m·K。
本发明的技术方案，通过对聚氨酯泡沫的制备方法中各原料预混方式的改进、配比的调整、性能参数的控制，使得参与发泡过程的各原料的物理、化学性能得到了极大的优化，从而有效改善了发泡过程、降低了泡沫孔径、提高了聚氨酯泡沫的均匀度，因而获得了导热率更低的聚氨酯泡沫，进而可降低应用了该聚氨酯泡沫的制冷设备的能耗，提升其能效指数，使其能够达 到更高的能耗目标。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种聚氨酯泡沫的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将聚醚多元醇与戊烷进行混合，得到第一混合物；
将所述第一混合物与1-氯-3,3,3-三氟丙烯进行混合，得到第二混合物；
通过高压混合头，将所述第二混合物与异氰酸酯进行混合，并注入发泡箱内进行发泡。
优选地，所述制备方法中各原料按重量份数添加如下：
聚醚多元醇35～40份；
戊烷2～5份；
1-氯-3,3,3-三氟丙烯1～3份；
异氰酸酯40～60份。
优选地，所述将所述第二混合物与异氰酸酯进行混合的步骤中，所述第二混合物与所述异氰酸酯的重量比为1:1.12。
优选地，所述将聚醚多元醇与戊烷进行混合的步骤中，原料温度范围为15～20℃，混合压力范围为12～14MPa，搅拌时间为1～2h，搅拌速度为2000～5000r/min。
优选地，所述将聚醚多元醇与戊烷进行混合的步骤中，乳白时间为2～4s，凝胶时间为35～45s。
需要说明的是，乳白时间，是指从试样混合开始至混合物液体颜色开始变白，发泡膨胀并迅速升起的时间。凝胶时间，又称不粘时间，是指从试样 混合开始至泡沫表面开始不粘手的时间。
优选地，所述聚醚多元醇25℃时的粘度范围为7000～10000cps，所述聚醚多元醇的羟值含量范围为340～390mgKOH/g。
此外，所述聚醚多元醇25℃时的比重范围为1.0～1.3，所述聚醚多元醇的水分的重量占比范围为1.45～1.55％。
优选地，所述异氰酸酯25℃时的粘度范围为150～220cps，所述异氰酸酯的异氰酸根的重量占比为31.4％。
此外，所述异氰酸酯25℃时的比重范围为1.22-1.24。
优选地，所述聚醚多元醇与所述1-氯-3,3,3-三氟丙烯的25℃混合粘度范围为400～500cps，所述聚醚多元醇与所述1-氯-3,3,3-三氟丙烯的混合密度范围为1.0～1.2g/ml。
优选地，所述戊烷包括环戊烷、正戊烷、及异戊烷中的至少一种。
本发明的技术方案，通过对聚氨酯泡沫的制备方法中各原料预混方式的改进、配比的调整、性能参数的控制，使得参与发泡过程的各原料的物理、化学性能得到了极大的优化，从而有效改善了发泡过程、降低了泡沫孔径、提高了聚氨酯泡沫的均匀度，因而获得了导热率更低的聚氨酯泡沫，进而可降低应用了该聚氨酯泡沫的制冷设备的能耗，提升其能效指数，使其能够达到更高的能耗目标。
本发明还提出一种聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫的发泡孔径在160～185μm之间。进一步地，所述聚氨酯泡沫的导热率在16～19mW/m·K。
经测试得到，本发明聚氨酯泡沫的发泡孔径在160～185μm之间，自由泡密度在20～25kg/m3之间、成型泡沫芯密度在25～33kg/m3之间，脱模时间不超过5min；其实例箱体整体密度在26～33kg/m3之间，流动系数范围为1.1～1.2，垂直方向压缩强度在120～160kPa之间，并且，其导热率范围为16.8～18.2mW/m·K。
相较现有的普遍使用的聚氨酯泡沫而言，本发明聚氨酯泡沫的孔径更加均匀，稳定性更加优良，并且强度更高，质量更轻，导热率更低。
需要说明的是，本发明聚氨酯泡沫不需要设备改造即可直接使用，并具有良好的操作性和可实现性。
本发明聚氨酯泡沫的泡沫孔径在160～185μm之间，相较现有的普遍使用的聚氨酯泡沫而言，泡沫孔径更低，泡沫均匀性更高，泡沫一致性更好。因而，本发明聚氨酯泡沫能够获得更低的导热率，实现应用其的制冷设备能够以更低的负荷、更低的能耗状态运行，以达到节能的目的。
本发明聚氨酯泡沫的自由泡密度在20～25kg/m3之间、成型泡沫芯密度在25～33kg/m3之间，相较现有的普遍使用的聚氨酯泡沫而言，自由泡密度及成型泡沫芯密度更低。因而，本发明聚氨酯泡沫可有效降低聚氨酯泡沫制备过程中的拉丝及固化等时间，提高生产效率，降低人力及物力资源投入，节约生产成本。
本发明聚氨酯泡沫的实例箱体整体密度在26～33kg/m3之间，相较现有的普遍使用的聚氨酯泡沫而言，实例箱体整体密度更低。因而，本发明聚氨酯泡沫能够有效降低应用其的制冷设备中聚氨酯泡沫的充注量，从而节省聚氨酯泡沫制备过程中所消耗的人力及物力资源，降低聚氨酯泡沫的制备及制冷设备的制造成本。
本发明聚氨酯泡沫的垂直方向的压缩强度在120～160kPa之间，较现有的普遍使用的聚氨酯泡沫而言，本发明聚氨酯泡沫可获得更高的垂直方向的压缩强度。
此外，本发明聚氨酯泡沫组分中的1-氯-3,3,3-三氟丙烯(即HFO-1233zd)的臭氧消耗潜能值为零，对臭氧层无危害。因而使得本发明聚氨酯泡沫作为一种环保材料具有较大的使用价值及使用空间。
以下通过具体实施例对本发明技术方案进行具体说明。
按表1中实施例1-3的原料配比，分别进行原料配置；
按前述本发明聚氨酯泡沫的制备方法，分别进行聚氨酯泡沫的制备；
对制备所得的聚氨酯泡沫进行性能测试，结果记录于表1中。
表1原料配比及测试结果表
由实施例1-3可以看出：通过调整各原料的比例及用量可得到综合性能不同的聚氨酯泡沫。并且，实施例1-3得到的聚氨酯泡沫的自由泡密度均低于23.2kg/m3、成型泡沫芯密度均低于32.4kg/m3，导热率均低于18.2mW/m·K。
就目前市面上普遍使用的聚氨酯泡沫隔热保温材料的导热率需不超过25mW/m·K的普通标准而言，本发明聚氨酯泡沫的导热率均低于18.2mW/m·K(远小于25mW/m·K)，即本发明聚氨酯泡沫相较目前市面上普遍使用的聚氨酯泡沫隔热保温材料具有更低的导热率，更优异的隔热保温性能，因此，应用其制备制冷设备能够有效改善制冷设备自身运行过程中的热负荷及能耗状况，进而提升制冷设备的能效指数，实现节能的目的。
此外，本发明聚氨酯泡沫的自由泡密度均低于23.2kg/m3、成型泡沫芯密度均低于32.4kg/m3，满足自由泡密度≤25kg/m3、成型泡沫芯密度≤33kg/m3的低密度标准，因此，本发明聚氨酯泡沫可在不改造目前制冷设备制造工艺及制造设备的情况下有效降低制冷设备的制造过程中拉丝及固化等时间，提高生产效率，降低人力及物力资源投入，进而降低成本，为企业创造更大价值。
进一步地，将实施例1和实施例3所得聚氨酯泡沫应用于冰箱中，相应参数见表2。
表2
由表2中数据可以看出，实施例1及实施例3对应的冰箱中聚氨酯泡沫的平均密度(即实例箱体整体密度)均低于32.2kg/m3，相较现有的普遍使用的聚氨酯泡沫而言，实例箱体整体密度更低。因而，本发明实施例1及实施例3能够有效降低应用其的制冷设备中聚氨酯泡沫的充注量，从而节省聚氨酯泡沫制备过程中所消耗的人力及物力资源，降低聚氨酯泡沫的制备及制冷设备的制造成本。
可以理解的，实例箱体整体密度越低，聚氨酯泡沫的充注量越少，聚氨酯泡沫制备过程中所消耗的人力及物力资源越少，成本越低，企业将获得更大价值。
需要说明的是，经测试得到，本发明聚氨酯泡沫的实例泡沫的导热系数降低了4.5％，并且，实例产品能耗得到改善，实例产品能耗降低了4.7％。
本发明聚氨酯泡沫可应用于家电及制冷设备领域，如冰箱、冷柜、酒柜、展示柜、中岛柜等，亦可应用于冷链及冷冻库等需要使用聚氨酯泡沫作为隔热保温材料的领域，如冷藏车、冷库等。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将聚醚多元醇与戊烷进行混合，得到第一混合物；
将所述第一混合物与1-氯-3,3,3-三氟丙烯进行混合，得到第二混合物；
通过高压混合头，将所述第二混合物与异氰酸酯进行混合，并注入发泡箱内进行发泡；
所述将所述第二混合物与异氰酸酯进行混合的步骤中，乳白时间为2～4s，凝胶时间为35～45s。
2.如权利要求1所述的聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，所述制备方法中各原料按重量份数添加如下：
聚醚多元醇35～40份；
戊烷2～5份；
1-氯-3,3,3-三氟丙烯1～3份；
异氰酸酯40～60份。
3.如权利要求2所述的聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，所述将所述第二混合物与异氰酸酯进行混合的步骤中，所述第二混合物与所述异氰酸酯的重量比为1:1.12。
4.如权利要求3所述的聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，所述将聚醚多元醇与戊烷进行混合的步骤中，原料温度范围为15～20℃，混合压力范围为12～14MPa，搅拌时间为1～2h，搅拌速度为2000～5000r/min。
5.如权利要求1所述的聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，所述聚醚多元醇25℃时的粘度范围为7000～10000cps，所述聚醚多元醇的羟值含量范围为340～390mgKOH/g。
6.如权利要求5所述的聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯25℃时的粘度范围为150～220cps，所述异氰酸酯的异氰酸根的重量占比为31.4％。
7.如权利要求6所述的聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，所述聚醚多元醇与所述1-氯-3,3,3-三氟丙烯的25℃混合粘度范围为400～500cps，所述聚醚多元醇与所述1-氯-3,3,3-三氟丙烯的混合密度范围为1.0～1.2g/ml。
8.如权利要求1-7任一项所述的聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，所述戊烷包括环戊烷、正戊烷、及异戊烷中的至少一种。
9.一种聚氨酯泡沫，其特征在于，所述聚氨酯泡沫由权利要求1至8中任一项所述的聚氨酯泡沫的制备方法制备得到，所述聚氨酯泡沫的发泡孔径在160～185μm之间。
10.如权利要求9所述的聚氨酯泡沫，其特征在于，所述聚氨酯泡沫的导热率在16～19mW/m·K。
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