CN106188485A - 聚氨酯泡沫塑料发泡材料及其制备方法和应用 - Google Patents

聚氨酯泡沫塑料发泡材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚氨酯技术领域，具体涉及一种聚氨酯泡沫塑料发泡材料及其制备方法和应用。本发明针对现有聚氨酯发泡技术中环保型发泡剂的使用及配方研发，采用甲酸甲酯为发泡剂，搭配高官能度聚醚多元醇以及复配催化剂，解决了甲酸甲酯泡沫尺寸稳定性不好的问题，反应生成的泡沫塑料实现了完全的环保性和产品的通用性，具有较好的流动性、较低的导热系数。在常规泡沫密度条件下，实现了较好的低温尺寸稳定性，泡沫塑料与基材粘结性好。本发明以创新性的技术改进实现了突出的技术效果，解决常规HFC类发泡剂成本较高、CP类产品安全性的同时，降低了生产成本，本发明易于实现，应用前景良好。

Description

聚氨酯泡沫塑料发泡材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及聚氨酯技术领域，具体涉及一种聚氨酯泡沫塑料发泡材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚氨酯硬泡材料被广泛的应用于家电保温、建筑外墙保温、供热管道保温以及夹芯板与喷涂产品。随着国家环保政策的趋紧以及聚氨酯本身性能的提升，目前最常用的硬质聚氨酯发泡剂是CP，HFC-245fa、HFC-365mfc。随着中国等发展中国家聚氨酯产量的快速提升，加上HFC-245fa、HFC-365mfc等发泡剂的较高价格，CFC-141B发泡剂产品还在广泛应用于管中管、建筑保温板材、建筑保温喷涂材料中。然而随着CFC类发泡剂的逐步替代，环保型低GWP发泡剂产品逐步成为市场关注焦点。
目前，国内家电市场已经实现了CP发泡产品的使用以及CP/245fa混掺产品的批量稳定使用，但在聚氨酯保温板材及聚氨酯喷涂等应用方面，HFC-245fa、HFC-365mfc价格太高、CP产品自身易燃易爆的特点，还没有很合适的发泡剂产品使用。甲酸甲酯是目前条件下比较理想的发泡剂产品，该产品旨在取代全球范围内的全氟氯烃、含氢氟氯烃、氢氟烃和氢氟烯烃制品，它的沸点31.5℃，气相导热系数10.7mW/mk，其ODP为零，VOC为零，GWP值很低，不可燃。该产品与目前使用的泡沫塑料发泡剂如HFC-245fa和HFC-134a具有同等功效。实验研究表明，用甲酸甲酯替代HFC，每磅将减排1公吨的CO2当量。优越的建筑隔热将降低冬季供暖和夏季空调的需求，并减少依赖化石燃料进行加热和发电的需求，从而降低二氧化碳的排放。
然而，以甲酸甲酯为发泡剂的聚氨酯泡沫塑料存在尺寸稳定性差的缺陷，限制了其进一步的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种以甲酸甲酯为发泡剂的环保型聚氨酯泡沫塑料发泡材料，该发泡材料制备的泡沫塑料导热系数低、尺寸稳定性好，与基材粘结力强；本发明同时提供其制备方法和应用。
本发明所述的聚氨酯泡沫塑料发泡材料，包括A组分和B组分，其中A组分由以下重量百分比的成分制成：聚醚多元醇A：30～60％，聚醚多元醇B：5～15％，聚醚多元醇C：10～30％，泡沫稳定剂：1.5～2.5％，水：1.5～3.0％，催化剂：1～3.6％，阻燃剂：0～30％，发泡剂：5～12％；B组分是多亚甲基多苯基多异氰酸酯；
其中：
所述聚醚多元醇A以蔗糖为起始剂制备而成，所述聚醚多元醇B以邻甲苯二胺(OTDA)为起始剂制备而成，所述聚醚多元醇C以山梨醇为起始剂制备而成。
所述聚醚多元醇A为羟值420～470mgKOH/g，官能度4.7的聚环氧丙烷醚。
所述聚醚多元醇B为羟值320～350mgKOH/g，官能度4.2的聚环氧丙烷、环氧乙烷共聚醚。
所述聚醚多元醇C为羟值430～470mgKOH/g，官能度4.4的聚环氧丙烷醚。
所述泡沫稳定剂为耐水解型聚硅氧烷-聚醚共聚物。优选赢创公司市售产品B8545或迈图公司市售产品L-6863。
所述催化剂是叔胺类催化剂，优选五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基环己胺、1,3,5-三(二甲基胺丙基)-1,3,5-六氢化三嗪的组合物，三者质量比为0.3～1.0:0.4～1.5:0.3～1.0。
所述阻燃剂为磷酸三乙酯(TEP)。
所述水为去离子水。
所述发泡剂为甲酸甲酯。
所述的聚氨酯泡沫塑料发泡材料的制备方法：按照配方量称取A组分的各成分，依次加入聚醚多元醇A、聚醚多元醇C、聚醚多元醇B以及泡沫稳定剂、水、催化剂、阻燃剂，混合搅拌1～1.5小时，再加入发泡剂，搅拌0.5～1小时，取样测试合格封装；按照配方量称取B组分，单独封装。
本发明A组分制备方法中，通过调整不同物料的加入顺序，制备了A组分，特别是聚醚多元醇的加入顺序与发泡剂的加入顺序，保证了后续制备的氨酯泡沫塑料较好的流动性、较低的导热系数以及较好的低温尺寸稳定性。
所述的聚氨酯泡沫塑料发泡材料的应用：将A组份与B组份按照重量比1:1.0～1:1.2经高压发泡机混合均匀进行发泡反应，得到聚氨酯泡沫塑料。
本发明的有益效果如下：
本发明的发泡材料以甲酸甲酯为发泡剂，搭配分别以蔗糖、邻甲苯二胺、山梨醇为起始剂的高官能度聚醚多元醇以及复配催化剂，解决了甲酸甲酯泡沫塑料尺寸稳定性差的问题。本发明A组分与异氰酸酯反应生成的聚氨酯泡沫塑料实现了完全的环保性和各产品的通用性，具有较好的流动性、较低的导热系数。在常规泡沫塑料密度条件下，实现了泡沫塑料较好的低温尺寸稳定性，与基材粘结性好。本发明的发泡材料成本低，制备方法简单，具有突出的推广前景。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
一种环保型聚氨酯泡沫塑料发泡材料，包括A组分和B组分，其中A组分由以下重量百分比的成分制成：聚醚多元醇A：45％，聚醚多元醇B：12％，聚醚多元醇C：16％，B8545：1.5％，水：2.2％，复配催化剂2.3％，磷酸三乙酯10％，甲酸甲酯11％；B组分是多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
聚醚多元醇A为羟值420～470mgKOH/g，官能度4.7的聚环氧丙烷醚；聚醚多元醇B为羟值320～350mgKOH/g，官能度4.2的聚环氧丙烷、环氧乙烷共聚醚；聚醚多元醇C为羟值430～470mgKOH/g，官能度4.4的聚环氧丙烷醚。复配催化剂为五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基环己胺、1,3,5-三(二甲基胺丙基)-1,3,5-六氢化三嗪的组合物，三者质量比为0.3:0.5:1。
按照配方量称取A组分的各成分，依次加入聚醚多元醇A、聚醚多元醇C、聚醚多元醇B以及B8545、水、复配催化剂、磷酸三乙酯，混合搅拌1h，再加入甲酸甲酯，搅拌0.5h，取样测试合格封装；按照配方量称取B组分，单独封装。
使用时，将A组份与B组份按照重量比1:1.2经高压发泡机混合均匀进行发泡反应，得到聚氨酯泡沫塑料。
尺寸稳定性
-30℃，24h： 0.31％
70℃(95±5)％RH，24h： 0.52％
实施例2
一种环保型聚氨酯泡沫塑料发泡材料，包括A组分和B组分，其中A组分由以下重量百分比的成分组成：聚醚多元醇A：35％，聚醚多元醇B：15％，聚醚多元醇C：30％，B8545：2.0％，水：2.0％，复配催化剂2.0％，磷酸三乙酯5％，甲酸甲酯9％；B组分是多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
聚醚多元醇A为羟值420～470mgKOH/g，官能度4.7的聚环氧丙烷醚；聚醚多元醇B为羟值320～350mgKOH/g，官能度4.2的聚环氧丙烷、环氧乙烷共聚醚；聚醚多元醇C为羟值430～470mgKOH/g，官能度4.4的聚环氧丙烷醚。复配催化剂为五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基环己胺、1,3,5-三(二甲基胺丙基)-1,3,5-六氢化三嗪的组合物，三者质量比为0.5:1.2:0.5。
按照配方量称取A组分的各成分，依次加入聚醚多元醇A、聚醚多元醇C、聚醚多元醇B以及B8545、水、复配催化剂、磷酸三乙酯，混合搅拌1h，再加入甲酸甲酯，搅拌0.5h，取样测试合格封装；按照配方量称取B组分，单独封装。
使用时，将A组份与B组份按照重量比1:1.2经高压发泡机混合均匀进行发泡反应，得 到聚氨酯泡沫塑料。
尺寸稳定性
-30℃，24h： 0.26％
70℃(95±5)％RH，24h： 0.47％
实施例3
一种环保型聚氨酯泡沫塑料发泡材料，包括A组分和B组分，其中A组分由以下重量百分比的成分组成：聚醚多元醇A：30％，聚醚多元醇B：11％，聚醚多元醇C：20％，L-6863：2.0％，水：2.3％，复配催化剂3.2％，磷酸三乙酯20％，甲酸甲酯11.5％；B组分是多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
聚醚多元醇A为羟值420～470mgKOH/g，官能度4.7的聚环氧丙烷醚；聚醚多元醇B为羟值320～350mgKOH/g，官能度4.2的聚环氧丙烷、环氧乙烷共聚醚；聚醚多元醇C为羟值430～470mgKOH/g，官能度4.4的聚环氧丙烷醚。复配催化剂为五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基环己胺、1,3,5-三(二甲基胺丙基)-1,3,5-六氢化三嗪的组合物，三者质量比为0.8:0.7:0.3。
按照配方量称取A组分的各成分，依次加入聚醚多元醇A、聚醚多元醇C、聚醚多元醇B以及L-6863、水、复配催化剂、磷酸三乙酯，混合搅拌1h，再加入甲酸甲酯，搅拌0.5h，取样测试合格封装；按照配方量称取B组分，单独封装。
使用时，将A组份与B组份按照重量比1:1.2经高压发泡机混合均匀进行发泡反应，得到聚氨酯泡沫塑料。
尺寸稳定性
-30℃，24h： 0.30％
70℃(95±5)％RH，24h： 0.4％
实施例4
一种环保型聚氨酯泡沫塑料发泡材料，包括A组分和B组分，其中A组分由以下重量百分比的成分组成：聚醚多元醇A：60％，聚醚多元醇B：15％，聚醚多元醇C：10％，B8545：2.0％，水：2.0％，复配催化剂1.7％，甲酸甲酯9.3％；B组分是多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
聚醚多元醇A为羟值420～470mgKOH/g，官能度4.7的聚环氧丙烷醚；聚醚多元醇B为羟值320～350mgKOH/g，官能度4.2的聚环氧丙烷、环氧乙烷共聚醚；聚醚多元醇C为羟值430～470mgKOH/g，官能度4.4的聚环氧丙烷醚。复配催化剂为五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基环己胺、1,3,5-三(二甲基胺丙基)-1,3,5-六氢化三嗪的组合物，三者质量比为1:1.5:0.8。
按照配方量称取A组分的各成分，依次加入聚醚多元醇A、聚醚多元醇C、聚醚多元醇B以及B8545、水、复配催化剂，混合搅拌1h，再加入甲酸甲酯，搅拌0.5h，取样测试合格 封装；按照配方量称取B组分，单独封装。
使用时，将A组份与B组份按照重量比1:1.2经高压发泡机混合均匀进行发泡反应，得到聚氨酯泡沫塑料。
尺寸稳定性
-30℃，24h： 0.20％
70℃(95±5)％RH，24h： 0.33％。

Claims (10)

1.一种聚氨酯泡沫塑料发泡材料，其特征在于包括A组分和B组分，其中A组分由以下重量百分比的成分制成：聚醚多元醇A：30～60％，聚醚多元醇B：5～15％，聚醚多元醇C：10～30％，泡沫稳定剂：1.5～2.5％，水：1.5～3.0％，催化剂：1～3.6％，阻燃剂：0～30％，发泡剂：5～12％；B组分是多亚甲基多苯基多异氰酸酯；
其中：
所述聚醚多元醇A以蔗糖为起始剂制备而成，所述聚醚多元醇B以邻甲苯二胺为起始剂制备而成，所述聚醚多元醇C以山梨醇为起始剂制备而成。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫塑料发泡材料，其特征在于：所述聚醚多元醇A为羟值420～470mgKOH/g，官能度4.7的聚环氧丙烷醚；所述聚醚多元醇B为羟值320～350mgKOH/g，官能度4.2的聚环氧丙烷、环氧乙烷共聚醚；所述聚醚多元醇C为羟值430～470mgKOH/g，官能度4.4的聚环氧丙烷醚。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫塑料发泡材料，其特征在于：所述泡沫稳定剂为耐水解型聚硅氧烷-聚醚共聚物。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫塑料发泡材料，其特征在于：所述催化剂为叔胺类催化剂。
5.根据权利要求4所述的聚氨酯泡沫塑料发泡材料，其特征在于：所述催化剂为五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基环己胺、1,3,5-三(二甲基胺丙基)-1,3,5-六氢化三嗪的组合物。
6.根据权利要求5所述的聚氨酯泡沫塑料发泡材料，其特征在于：所述五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基环己胺、1,3,5-三(二甲基胺丙基)-1,3,5-六氢化三嗪三者质量比为0.3～1.0:0.4～1.5:0.3～1.0。
7.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫塑料发泡材料，其特征在于：所述阻燃剂为磷酸三乙酯。
8.根据权利要求1所述的聚氨酯泡沫塑料发泡材料，其特征在于：所述发泡剂为甲酸甲酯。
9.一种权利要求1～8任一所述的聚氨酯泡沫塑料发泡材料的制备方法，其特征在于：按照配方量称取A组分的各成分，依次加入聚醚多元醇A、聚醚多元醇C、聚醚多元醇B以及泡沫稳定剂、水、催化剂、阻燃剂，混合搅拌1～1.5小时，再加入发泡剂，搅拌0.5～1小时，取样测试合格封装；按照配方量称取B组分，单独封装。
10.一种权利要求1～8任一所述的聚氨酯泡沫塑料发泡材料的应用，其特征在于：将A组份与B组份按照重量比1:1.0～1:1.2经高压发泡机混合均匀进行发泡反应，得到聚氨酯泡沫塑料。
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