CN106519164A - 聚氨酯复合元件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚氨酯复合元件，所述聚氨酯复合元件包括一个或多个缝隙，所述一个或多个缝隙中填充有聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫的密度为16-40kg/m3，闭孔率为50％-90％，根据ASTM D6226-2010标准测试，所述聚氨酯泡沫通过向所述缝隙中原位施用聚氨酯组合物形成。本发明另一方面涉及所述聚氨酯复合元件的制备方法。

Description

聚氨酯复合元件及其制备方法
技术领域
本发明一方面涉及一种聚氨酯复合元件，所述聚氨酯复合元件包括一个或多个缝隙，所述一个或多个缝隙中填充有聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫通过向所述缝隙中原位施用聚氨酯组合物形成。本发明另一方面涉及所述聚氨酯复合元件的制备方法。
背景技术
热熔胶是一种EVA树脂，其广泛应用于家电等领域。热熔胶基本树脂是乙烯和醋酸乙烯在高温高压下共聚而成，其在较高的温度下会融化成液体，浇注在产品缝隙处，待冷却固化后起到密封的作用。
聚氨酯单组份泡沫(OCF)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体、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从而产生密封作用。
现有技术中仍需要聚氨酯双组分泡沫以及将其用于密封的方法。
发明概述
本发明一方面提供了一种聚氨酯复合元件，所述聚氨酯复合元件包括一个或多个缝隙，所述一个或多个缝隙中填充有聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫的密度为16-40kg/m3，闭孔率为50％-90％，根据ASTM D6226-2010标准测试，所述聚氨酯泡沫通过向所述缝隙中原位施用聚氨酯组合物形成，其中所述聚氨酯组合物包含：
A)异氰酸酯组分，所述异氰酸酯组分包含一种或多种有机多异氰酸酯；
B)异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含：
b1)一种或多种聚醚多元醇，所述聚醚多元醇的羟值为200-500mgKOH/g，官能度为2-6；
b2)一种或多种发泡剂；
b3)硅氧烷类泡沫稳定剂，0.1-2wt.％，基于所述聚氨酯组合物的总 重量按100wt.％计。
在本发明优选的实施例中，所述发泡剂选自：水。
在本发明另一优选的实施例中，所述发泡剂的含量为5-10wt.％，基于所述聚氨酯组合物的总重量按100wt.％计。
在本发明又一优选的实施例中，所述聚氨酯组合物的起发时间为6-12秒。
在本发明还一优选的实施例中，所述聚氨酯复合元件选自：冰箱箱体、建筑保温板、冷藏保温设备门体和箱体、冷藏车厢体、冷藏集装箱厢体或制冷机组保温元件、聚氨酯保温管道。
本发明另一方面提供了一种制备聚氨酯复合元件的方法，其中所述方法包括：
i)提供一个或多个缝隙；
ii)向所述缝隙中施用聚氨酯组合物，所述聚氨酯组合物形成聚氨酯泡沫填充所述缝隙，所述聚氨酯泡沫的密度为16-40kg/m3，闭孔率为50-90％，根据ASTM D6226-2010标准测试，
其中所述聚氨酯组合物包含：
A)异氰酸酯组分，所述异氰酸酯组分包含一种或多种有机多异氰酸酯；
B)异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含：
b1)一种或多种聚醚多元醇，所述聚醚多元醇的羟值为200-500mgKOH/g，官能度为2-6；
b2)一种或多种发泡剂；
b3)硅氧烷类泡沫稳定剂，0.1-2wt.％，基于所述聚氨酯组合物的总重量按100wt.％计。
在本发明优选的实施例中，所述发泡剂选自：水。
在本发明另一优选的实施例中，所述发泡剂的含量为5-10wt.％，基于所述聚氨酯组合物的总重量按100wt.％计。
在本发明又一优选的实施例中，所述聚氨酯组合物的起发时间为6-12秒。
在本发明还一优选的实施例中，所述聚氨酯复合元件选自：冰箱箱体、建筑保温板、冷藏保温设备门体和箱体、冷藏车厢体、冷藏集装箱厢体或制冷机组保温元件、聚氨酯保温管道。
具体实施方式
本发明提供了一种以聚氨酯泡沫进行密封的聚氨酯复合元件，其将聚氨酯组合物原位施用于复合元件的缝隙处，聚氨酯组合物发泡固化后形成聚氨酯泡沫从而对缝隙形成密封。所述聚氨酯泡沫的密度为16-40kg/m3，闭孔率为50％-90％，根据ASTM D6226-2010标准测试，所述聚氨酯泡沫通过向所述缝隙中原位施用聚氨酯组合物形成，其中所述聚氨酯组合物包含：
其中所述聚氨酯组合物包含：
A)异氰酸酯组分，所述异氰酸酯组分包含一种或多种有机多异氰酸酯；
B)异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含：
b1)一种或多种聚醚多元醇，所述聚醚多元醇的羟值为200-500mgKOH/g，官能度为2-6；
b2)一种或多种发泡剂；
b3)硅氧烷类泡沫稳定剂，0.1-2wt.％，基于所述聚氨酯组合物的总重量按100wt.％计。
所述聚氨酯泡沫相对于热熔胶具有良好的韧性和粘结性，由于聚氨酯泡沫有透气不漏料的特性，对填充物件内部还有泄压的作用。
可用于制备聚氨酯泡沫的组分A)的有机多异氰酸酯包括有机二异氰酸酯，其可以是已知用于制备聚氨酯的任何脂族、脂环族或芳族异氰酸酯。其实例包括但不限于：2，2’-、2，4-和4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯；单体型二苯基甲烷二异氰酸酯和具有更多环的二苯基甲烷二异氰酸酯同系物的混合物(聚合MDI)；异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)或其低聚物；甲苯二异氰酸酯(TDI)，例如甲苯二异氰酸酯异构体如甲苯-2，4-或2，6-二异氰酸酯，或者其混合物；四亚甲基二异氰酸酯或其低聚物；六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或其低聚物；萘二异氰酸酯(NDI)或其混合物。
在本发明实施例中，有机多异氰酸酯包括基于二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰酸酯，尤其是包含聚合MDI的那些。有机多异氰酸酯的官能度优选为1.9-3.5，特别优选2.0-2.8。有机多异氰酸酯粘度优选为5-600mPas，特别优选10-300mPas，在25℃下根据DIN 53019-1-3测定。所述异氰酸酯组分的含量可以为30-60wt.％，基于所述聚氨酯组合物的总重量按100wt.％计。
有机多异氰酸酯还可以以多异氰酸酯预聚物形式使用。这些多异氰酸酯预聚物可以通过使过量的上述有机多异氰酸酯与具有至少两个异氰酸酯反应性的基团的化合物在例如30-100℃，优选约80℃的温度下反应获得。本发明 多异氰酸酯预聚物的NCO含量优选为20-33wt.％，特别优选25-32wt.％。本领域技术人员熟知具有至少两个异氰酸酯反应性基团的化合物，例如在《塑料手册》第3.1章中的说明(“Kunststoffhandbuch，7，Polyurethanes”，Carl Hanser-Verlag，第3版，1993)。
在本发明中，可用作b1)组分的聚醚多元醇的羟值为200-500mgKOH/g，优选为250-350mgKOH/g，官能度为2-6，优选为3.9-5.30。聚醚多元醇的含量可以是30wt.％到90wt.％，基于所述聚氨酯组合物的总重量按100wt.％计。
所述聚醚多元醇可以通过已知的工艺过程制备，例如，在催化剂存在下，由烯烃氧化物与起始剂反应制得。所述的催化剂，优选但不限于碱性氢氧化物、碱性醇盐、五氯化锑、氟化硼合乙醚、或它们的混合物。所述的烯烃氧化物，优选但不限于四氢呋喃、环氧乙烷、环氧丙烷、1，2-环氧丁烷、2，3-环氧丁烷、氧化苯乙烯、或它们的混合物，特别优选环氧乙烷和/或环氧丙烷。所述的起始剂，优选但不限于多羟基化合物或多胺基化合物，所述多羟基化合物，优选但不限于水、乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、二甘醇、三羟甲基丙烷、甘油、双酚A、双酚S或它们的混合物，所述多胺基化合物，优选但不限于乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、二亚乙基三胺、甲苯二胺或它们的混合物。聚醚多元醇还可以为不饱和聚醚多元醇。
可用于本发明的聚氨酯组合物还包含发泡剂，所述发泡剂可以选用各种物理发泡剂或化学发泡剂，优选但不限于水、卤代烃、烃类化合物、气体。所述卤代烃，优选但不限于一氯二氟代甲烷、二氯一氟代甲烷、二氯氟代甲烷、三氯氟代甲烷、或它们的混合物。所述烃类化合物，优选但不限于丁烷、戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、庚烷、或它们的混合物。所述气体，优选但不限于空气、CO2、或N2。所述发泡剂，特别优选水。在本发明一个优选的实施例中，所述发泡剂选自水，并且其含量为2-30wt.％，优选为5-10wt.％，基于所述异氰酸酯反应性组分的重量为100wt.％计。
可用于本发明的聚氨酯组合物还包含硅氧烷类泡沫稳定剂b3)。所使用的泡沫稳定剂的量为约0.1-2wt.％，基于所述异氰酸酯反应性组分的重量为100wt.％计。
可用于本发明的聚氨酯组合物还可以包含催化剂，所述的催化剂优选但不限于胺类催化剂、有机金属催化剂、或它们的混合物。所述的胺类催化剂，优选但不限于三乙基胺、三丁基胺、三亚乙基二胺、N-乙基吗啉、N，N，N’，N’- 四甲基-乙二胺、五甲基二亚乙基-三胺、N，N-甲基苯胺、N，N-二甲基苯胺、或它们的混合物。所述的有机金属催化剂，优选但不限于有机锡类化合物，例如：乙酸锡(II)、辛酸锡(II)、乙基己酸锡、月桂酸锡、二丁基氧化锡、二丁基二氯化锡、二丁基二乙酸锡、二丁基马来酸锡、二辛基二乙酸锡、或它们的混合物。所述催化剂的用量为0.001-10wt.％，基于所述异氰酸酯反应性组分的重量为100wt.％计。
本领域技术人员根据具体的需要，还可以向所述聚氨酯组合物中添加其它成分，例如但不限于：开孔剂、防老剂和颜料等助剂。
聚氨酯组合物中A)异氰酸酯组分和B)异氰酸酯反应性组分的重量比通过NCO指数X确定，X小于100，优选为小于80，所述NCO指数X如下式所定义：
在本发明实施例中，聚氨酯复合元件是指包含上述密封聚氨酯泡沫的复合元件，其可以是冰箱箱体、建筑保温板、冷藏保温设备门体和箱体、冷藏车厢体、冷藏集装箱厢体或制冷机组保温元件、聚氨酯保温管道。
本发明另一方面提供了一种制备聚氨酯复合元件的方法，其中所述方法包括：
i)提供一个或多个缝隙；
ii)向所述缝隙中施用上述聚氨酯组合物，聚氨酯组合物形成聚氨酯泡沫填充所述缝隙，所述聚氨酯泡沫的密度为16-40kg/m3，闭孔率为50-90％，根据ASTM D6226-2010标准测试。
其中所述缝隙是指一个截面上长短径比大于20的空间，其可以具有规则或非规则的形状。
实施例
下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，本领域技术人员应该理解的是这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。
实施例中使用市售商品如下所示：
N210，聚醚多元醇，购自金浦集团钟山化工厂，羟值：100，粘度160，官能 度2.0；
GB380，聚醚多元醇，购自上海高桥石油化工公司，羟值：380，粘度12000，官能度5.8；
AK-8805，泡沫稳定剂，有机硅含量为45-55wt.％，购自江苏美思德化学股份有限公司；
Dabco BL11，聚氨酯合成催化剂，购自空气化工产品(中国)有限公司；
Dabaco PC 8，聚氨酯合成催化剂，购自空气化工产品(中国)有限公司；
44v20L，异氰酸酯，NCO含量为31.5wt.％，购自拜耳材料科技(中国)有限公司；
选取用于组装冰箱箱壳的板材组装成冰箱箱壳，由于板材部件公差，在各个板材的配合间隙及弯位配合间隙形成了宽度约2mm的缝隙。
将表1中的组分通过高压机枪头进行混合，直接浇注在箱壳缝隙处，组分发泡形成低密度PU泡沫对缝隙及四周进行覆盖，进而对缝隙进行密封。
表1：聚氨酯泡沫配方及性质
成分 数值(重量份)
N210 20
380 80
AK8805 2
Dabaco BL11 0.6
Dabaco PC 8 1
水 7.5
44V20L 59.25
起发时间 8.5秒
破泡时间 39秒
芯密度 22.0kg/m3
粘结性 良好
起发时间是指从原料混合搅拌开始计时，搅拌停止后，至原料颜色瞬间变白时的时间。破泡时间是指从两种原料混合搅拌开始计时，搅拌停止后，至生成的泡沫表面开始出现泡孔破裂的时间。
粘结性测试采取生产现场产品制件与聚氨酯泡沫粘合测试的办法，将聚氨酯泡沫注射在制件上，等待泡沫熟化后，采取人手工撕拉的方法进行粘结性评估，如泡沫自动脱落，说明粘结性极差；泡沫容易撕下，说明泡沫粘接性一般；泡沫局部撕下，说明泡沫粘结性良好。

Claims (10)

1.一种聚氨酯复合元件，所述聚氨酯复合元件包括一个或多个缝隙，所述一个或多个缝隙中填充有聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫的密度为16-40kg/m3，闭孔率为50％-90％，根据ASTM D6226-2010标准测试，所述聚氨酯泡沫通过向所述缝隙中原位施用聚氨酯组合物形成，其中所述聚氨酯组合物包含：
A)异氰酸酯组分，所述异氰酸酯组分包含一种或多种有机多异氰酸酯；
B)异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含：
b1)一种或多种聚醚多元醇，所述聚醚多元醇的羟值为200-500mgKOH/g，官能度为2-6；
b2)一种或多种发泡剂；
b3)硅氧烷类泡沫稳定剂，0.1-2wt.％，基于所述聚氨酯组合物的总重量按100wt.％计。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯复合元件，其中所述发泡剂选自：水。
3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯复合元件，其中所述发泡剂的含量为5-10wt.％，基于所述聚氨酯组合物的总重量按100wt.％计。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯复合元件，其中所述聚氨酯组合物的起发时间为6-12秒。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯复合元件，其中所述聚氨酯复合元件选自：冰箱箱体、建筑保温板、冷藏保温设备门体和箱体、冷藏车厢体、冷藏集装箱厢体或制冷机组保温元件、聚氨酯保温管道。
6.一种制备聚氨酯复合元件的方法，其中所述方法包括：
i)提供一个或多个缝隙；
ii)向所述缝隙中施用聚氨酯组合物，所述聚氨酯组合物形成聚氨酯泡沫填充所述缝隙，所述聚氨酯泡沫的密度为16-40kg/m3，闭孔率为50-90％，根据ASTM D6226-2010标准测试，
其中所述聚氨酯组合物包含：
A)异氰酸酯组分，所述异氰酸酯组分包含一种或多种有机多异氰酸酯；
B)异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含：
b1)一种或多种聚醚多元醇，所述聚醚多元醇的羟值为200-500mgKOH/g，官能度为2-6；
b2)一种或多种发泡剂；
b3)硅氧烷类泡沫稳定剂，0.1-2wt.％，基于所述聚氨酯组合物的总重量按100wt.％计。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述发泡剂选自：水。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述发泡剂的含量为5-10wt.％，基于所述聚氨酯组合物的总重量按100wt.％计。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述聚氨酯组合物的起发时间为6-12秒。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述聚氨酯复合元件选自：冰箱箱体、建筑保温板、冷藏保温设备门体和箱体、冷藏车厢体、冷藏集装箱厢体或制冷机组保温元件、聚氨酯保温管道。
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