CN107033313A - 一种组合聚醚、聚氨酯原料组合物及其应用 - Google Patents

一种组合聚醚、聚氨酯原料组合物及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种组合聚醚、聚氨酯原料组合物及其应用。本发明的组合聚醚，其包括如下以重量份数计的各组分：30‑50份聚醚多元醇A、20‑40份聚醚多元醇B、20‑50份聚酯多元醇C、2.5‑4.0份表面活性剂、0.2‑0.8份胺类催化剂、0.3‑0.6份三聚催化剂、0.1‑0.4份金属类催化剂、25‑50份阻燃剂和3.0‑4.0份发泡剂；所述发泡剂为水。采用所述组合聚醚制得的聚氨酯泡沫保温性能好，耐高温，制得的聚氨酯管道机械性能优异。

Description

一种组合聚醚、聚氨酯原料组合物及其应用
技术领域
本发明具体涉及一种组合聚醚、聚氨酯原料组合物及其应用。
背景技术
聚氨酯保温管的基本结构由内部介质管道、中间硬质聚氨酯泡沫保温层、外防护层组成。聚氨酯保温管由于其使用方便，防水防腐、耐老化性能好、保温效果好，广泛应用于供热、制冷、输油、输汽等工程领域。
目前，聚氨酯保温管原料以HCFC-141b发泡剂为主，HCFC-141b发泡剂不环保，且沸点较低，在高温环境下会出现变黄、发脆、开裂、保温效果下降等情况，严重影响使用。
为避免此种情况发生，在使用过程中常在介质管和聚氨酯保温层中间增加一个保护层，降低聚氨酯保温层的工作温度，但是这样会使管道直径增加，成本变高。
另一种方法是采用高沸点发泡剂(如水)来替代HCFC-141b发泡剂，以提高聚氨酯泡沫的耐温性能。但是由于水的发泡倍率比HCFC-141b的发泡倍率高很多，在配方中使用量较少，导致聚氨酯组合聚醚的粘度较高，在生产聚氨酯制品时会出现组分混合不匀的情况，进而影响聚氨酯泡沫的保温性能。此外，水比HCFC-141b的导热系数高，一般在配方中可以达到15-20％的差别，对保温性能会有一定的影响。因此，开发一种新配方改善聚氨酯组合聚醚的粘度，进而提高聚氨酯泡沫的保温性能是目前亟须解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中全水管道用聚氨酯组合聚醚的粘度高、聚氨酯泡沫保温性能差的缺点而提供一种组合聚醚、聚氨酯原料组合物及其应用。本发明的组合聚醚粘度低，制得的聚氨酯泡沫保温性能好，具有更好的耐高温效果，在160℃条件下可以长期使用。
本发明提供了一种组合聚醚，其包括如下以重量份数计的各组分：30-50份聚醚多元醇A、20-40份聚醚多元醇B、20-50份聚酯多元醇C、2.5-4.0份表面活性剂、0.2-0.8份胺类催化剂、0.3-0.6份三聚催化剂、0.1-0.4份金属类催化剂、25-50份阻燃剂和3.0-4.0份发泡剂；所述发泡剂为水；
所述聚醚多元醇A为以甘油为起始剂的聚氧化丙烯醇，其官能度为3，羟值440-500mgKOH/g，粘度200-500mPa·s；
所述聚醚多元醇B为以蔗糖为起始剂的聚氧化丙烯醇，其官能度为3.5-4.0，羟值350-390mgKOH/g，粘度500-800mPa·s；
所述聚酯多元醇C为基于邻苯二甲酸酐和一缩二乙二醇合成的芳香族聚酯多元醇，其官能度为2.0，羟值230-250mgKOH/g，粘度3000-4000mPa·s。
本发明中，所述聚醚多元醇A优选聚醚多元醇TMN-450和/或聚醚多元醇NJ-303，所述聚醚多元醇TMN-450购于天津石化三厂，所述聚醚多元醇NJ-303购于句容宁武新材料股份有限公司。
本发明中，所述聚醚多元醇B优选聚醚多元醇TSE-380和/或聚醚多元醇NJ-8250，所述聚醚多元醇TSE-380购于天津石化三厂，所述聚醚多元醇NJ-8250购于句容宁武新材料股份有限公司。
本发明中，所述聚酯多元醇C优选聚酯多元醇PS-2412，所述聚酯多元醇PS-2412购于斯泰潘(南京)化学有限公司。
本发明中，所述表面活性剂为本领域常规硅氧烷类表面活性剂，优选表面活性剂AK8805、表面活性剂AK8806、表面活性剂L-6860和表面活性剂L-6900的一种或多种，所述表面活性剂AK8805、表面活性剂AK8806购于江苏美思德化学股份有限公司，所述表面活性剂L-6860、表面活性剂L-6900购于迈图高新材料(中国)有限公司。
本发明中，所述胺类催化剂为本领域常规的胺类催化剂，优选胺类催化剂A-33和/或胺类催化剂BX405的一种或多种的混合物，所述胺类催化剂A-33、胺类催化剂BX405购于空气化工产品公司。
本发明中，所述三聚催化剂为本领域常规的三聚催化剂，优选三聚催化剂PC CatNP30和/或三聚催化剂PC Cat DBU，所述三聚催化剂PC Cat NP30、三聚催化剂PC Cat DBU购于德国Nitroil公司。
本发明中，所述金属类催化剂为本领域常规的金属类催化剂，优选醋酸钾和/或辛酸亚锡。
本发明中，所述阻燃剂为本领域常规的液体阻燃剂，优选阻燃剂TCPP和/或阻燃剂TEP，所述阻燃剂TCPP、阻燃剂TEP购于江苏雅克化工有限公司。
本发明中，所述的水优选去离子水。
所述组合聚醚由如下以重量份数计的各组分组成：30-50份聚醚多元醇A、20-40份聚醚多元醇B、20-50份聚酯多元醇C、2.5-4.0份表面活性剂、0.2-0.8份胺类催化剂、0.3-0.6份三聚催化剂、0.1-0.4份金属类催化剂、25-50份阻燃剂和3.0-4.0份发泡剂；所述发泡剂为水；
所述聚醚多元醇A为以甘油为起始剂的聚氧化丙烯醇，其官能度为3，羟值440-500mgKOH/g，粘度200-500mPa·s；
所述聚醚多元醇B为以蔗糖为起始剂的聚氧化丙烯醇，其官能度为3.5-4.0，羟值350-390mgKOH/g，粘度500-800mPa·s；
所述聚酯多元醇C为基于邻苯二甲酸酐和一缩二乙二醇合成的芳香族聚酯多元醇，其官能度为2.0，羟值230-250mgKOH/g，粘度3000-4000mPa·s。
本发明还提供了一种组合聚醚的制备方法，其包括以下步骤：
将聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚酯多元醇C、表面活性剂、胺类催化剂、三聚催化剂、金属类催化剂、阻燃剂和发泡剂经过搅拌混合即可。
本发明还提供了一种聚氨酯原料组合物，所述聚氨酯原料组合物包括A组分和B组分；所述A组分为所述组合聚醚；所述B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯；所述A组分和B组分的质量比为1：(1.7-2.0)。
本发明的聚氨酯原料组合物在使用前，所述的组合聚醚以及所述多亚甲基多苯基多异氰酸酯始终不相接触，因此可以套装的形式出售和保存该聚氨酯原料组合物，使用时将所述的组合聚醚和所述多亚甲基多苯基多异氰酸酯混合，即可。
本发明中，所述多亚甲基多苯基多异氰酸酯为本领域常规多亚甲基多苯基多异氰酸酯，优选多亚甲基多苯基多异氰酸酯PM400，所述多亚甲基多苯基多异氰酸酯PM400购于烟台万华聚氨酯股份有限公司。
本发明还提供了上述聚氨酯原料组合物在管道保温材料中的应用。
所述应用优选包括下述步骤：将所述组分A和所述组分B混合均匀，倒入模具中，发泡，即可。
所述发泡的温度为本领域常规，优选35-45℃,更优选40℃。
所述发泡的时间为本领域常规，优选0.4-1.0h，更优选0.5h。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明的组合聚醚粘度低，制得的聚氨酯泡沫保温性能好，具有更好的耐高温效果，在160℃条件下可以长期使用；所得耐高温聚氨酯管道材料的机械性能优异，尤其是压缩强度及高温体积变化率上与现有技术相比有明显提升；且本发明所使用原料来源广泛，可进行大规模生产。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
以下结合实施例对本发明做进一步说明，表中所述份数均为质量份数。
聚醚多元醇TMN-450是以甘油为起始剂的聚氧化丙烯醇，其官能度为3，羟值440-500mgKOH/g，粘度200-500mPa·s，购于天津石化三厂；聚醚多元醇NJ-303是以甘油为起始剂的聚氧化丙烯醇，其官能度为3，羟值440-500mgKOH/g，粘度200-500mPa·s，购于句容宁武新材料股份有限公司；聚醚多元醇TSE-380是以蔗糖为起始剂的聚氧化丙烯醇，其官能度为3.5-4.0，羟值350-390mgKOH/g，粘度500-800mPa·s，购于天津石化三厂；聚醚多元醇NJ-8250是以蔗糖为起始剂的聚氧化丙烯醇，其官能度为3.5-4.0，羟值350-390mgKOH/g，粘度500-800mPa·s，购于句容宁武新材料股份有限公司；聚酯多元醇PS-2412为基于邻苯二甲酸酐和一缩二乙二醇合成的芳香族聚酯多元醇，其官能度为2.0，羟值230-250mgKOH/g，粘度3000-4000mPa·s，购于斯泰潘(南京)化学有限公司；表面活性剂AK8805、表面活性剂AK8806购于江苏美思德化学股份有限公司；表面活性剂L-6860、表面活性剂L-6900购于迈图高新材料(中国)有限公司；胺类催化剂A-33、胺类催化剂BX405购于空气化工产品公司；三聚催化剂PC Cat NP30、三聚催化剂PC Cat DBU购于德国Nitroil公司；醋酸钾购于空气化工产品公司；辛酸亚锡购于空气化工产品公司；阻燃剂TCPP购于江苏雅克化工有限公司；阻燃剂TEP购于江苏雅克化工有限公司；聚醚多元醇NJ-4110购于句容宁武新材料股份有限公司；聚醚多元醇NJ-6207购于句容宁武新材料股份有限公司；聚醚多元醇NJ-4502购于句容宁武新材料股份有限公司；聚醚多元醇NJ-8307购于句容宁武新材料股份有限公司；聚醚多元醇NJ-8268购于句容宁武新材料股份有限公司；表面活性剂B8545购于赢创德固赛特种化学(上海)有限公司；胺类催化剂PC8购于空气化工产品公司；胺类催化剂PC5购于空气化工产品公司；三聚催化剂PC41购于空气化工产品公司；发泡剂HCFC-141b购于浙江三美化工股份有限公司，多亚甲基多苯基多异氰酸酯PM400购于烟台万华聚氨酯股份有限公司。
实施例1：
按照下表中的成分制备A组分
将上表所述原料按照规定比例倒入容器中，利用电动搅拌器混合均匀，制成A组分；再将A组分与B组分按照重量比1：1.7的比例倒入容器中，所述B组分为PM400，然后利用电动搅拌器搅拌8秒钟，将混合均匀后的液体倒入恒温35℃的模具中，关好模具，在恒温35℃条件下放置0.4小时后打开模具，可得本发明所述耐高温聚氨酯管道材料。
实施例2：
按照下表中的成分制备A组分
NJ-303 50份
TSE-380 20份
PS-2412 30份
AK8806 2.5份
L-6860 1.5份
BX405 0.4份
PC Cat DBU 0.5份
辛酸亚锡 0.1份
TEP 25份
去离子水 3.0份
将上表所述原料按照规定比例倒入容器中，利用电动搅拌器混合均匀，制成A组分；再将A组分与B组分按照重量比1：2.0的比例倒入容器中，所述B组分为PM400，然后利用电动搅拌器搅拌8秒钟，将混合均匀后的液体倒入恒温38℃的模具中，关好模具，在恒温38℃条件下放置1.0小时后打开模具，可得本发明所述耐高温聚氨酯管道材料。
实施例3：
按照下表中的成分制备A组分
NJ-303 40份
NJ-8250 40份
PS-2412 20份
L-6900 3.5份
A-33 0.2份
PC Cat DBU 0.6份
辛酸亚锡 0.2份
TCPP 20份
TEP 20份
去离子水 3.6份
将上表所述原料按照规定比例倒入容器中，利用电动搅拌器混合均匀，制成A组分；再将A组分与B组分按照重量比1：1.9的比例倒入容器中，所述B组分为PM400，然后利用电动搅拌器搅拌8秒钟，将混合均匀后的液体倒入恒温40℃的模具中，关好模具，在恒温40℃条件下放置0.8小时后打开模具，可得本发明所述耐高温聚氨酯管道材料。
实施例4：
按照下表中的成分制备A组分
TMN-450 30份
TSE-380 30份
PS-2412 40份
L-6860 2.5份
BX405 0.6份
PC Cat NP30 0.5份
醋酸钾 0.3份
TCPP 40份
TEP 10份
去离子水 4.0份
将上表所述原料按照规定比例倒入容器中，利用电动搅拌器混合均匀，制成A组分；再将A组分与B组分按照重量比1：1.8的比例倒入容器中，所述B组分为PM400，然后利用电动搅拌器搅拌8秒钟，将混合均匀后的液体倒入恒温45℃的模具中，关好模具，在恒温45℃条件下放置0.5小时后打开模具，可得本发明所述耐高温聚氨酯管道材料。
对比例1：
按照下表中的成分制备A组分
将上表所述原料按照规定比例倒入容器中，利用电动搅拌器混合均匀，制成A组分；再将A组分与B组分按照重量比1：1.2的比例倒入容器中，所述B组分为PM400，然后利用电动搅拌器搅拌8秒钟，将混合均匀后的液体倒入恒温40℃的模具中，关好模具，在恒温40℃条件下放置0.5小时后打开模具，可得HCFC-141b型聚氨酯管道材料。
对比例2：
按照下表中的成分制备A组分
NJ-4110 30份
NJ-8307 60份
NJ-8268 10份
B8545 3.5份
PC5 0.2份
PC8 0.9份
PC41 0.8份
TCPP 35份
去离子水 3.5份
将上表所述原料按照规定比例倒入容器中，利用电动搅拌器混合均匀，制成A组分；再将A组分与B组分按照重量比1：1.8的比例倒入容器中，所述B组分为PM400，然后利用电动搅拌器搅拌8秒钟，将混合均匀后的液体倒入恒温40℃的模具中，关好模具，在恒温40℃条件下放置0.5小时后打开模具，可得全水聚氨酯管道材料。
对比例3：
按照下表中的成分制备A组分
TMN-450 50份
TSE-380 50份
L-6860 2.5份
BX405 0.8份
PC Cat NP30 0.6份
醋酸钾 0.4份
TCPP 30份
TEP 10份
去离子水 4.0份
将上表所述原料按照规定比例倒入容器中，利用电动搅拌器混合均匀，制成A组分；再将A组分与B组分按照重量比1：1.8的比例倒入容器中，所述B组分为PM400，然后利用电动搅拌器搅拌8秒钟，将混合均匀后的液体倒入恒温40℃的模具中，关好模具，在恒温40℃条件下放置0.5小时后打开模具，可得全水聚氨酯管道材料。
对比例4：
按照下表中的成分制备A组分
将上表所述原料按照规定比例倒入容器中，利用电动搅拌器混合均匀，制成A组分；再将A组分与B组分按照重量比1：1.7的比例倒入容器中，所述B组分为PM400，然后利用电动搅拌器搅拌8秒钟，将混合均匀后的液体倒入恒温40℃的模具中，关好模具，在恒温40℃条件下放置0.5小时后打开模具，可得全水聚氨酯管道材料。
将4个实施例及4个对比例所得材料进行机械性能测试，所得结果见下表。
从上表中可以看出，本发明组合聚醚的粘度低，易于设备混合，而且制得的聚氨酯泡沫保温性能好；所得耐高温聚氨酯管道材料的机械性能优异，尤其是压缩强度及高温体积变化率上与现有技术相比有明显提升；且本发明所使用原料均为市面上所售原料，原料来源广泛，可进行大规模生产。

Claims (10)

1.一种组合聚醚，其特征在于，其包括如下以重量份数计的各组分：30-50份聚醚多元醇A、20-40份聚醚多元醇B、20-50份聚酯多元醇C、2.5-4.0份表面活性剂、0.2-0.8份胺类催化剂、0.3-0.6份三聚催化剂、0.1-0.4份金属类催化剂、25-50份阻燃剂和3.0-4.0份发泡剂；所述发泡剂为水；
所述聚醚多元醇A为以甘油为起始剂的聚氧化丙烯醇，其官能度为3，羟值440-500mgKOH/g，粘度200-500mPa·s；
所述聚醚多元醇B为以蔗糖为起始剂的聚氧化丙烯醇，其官能度为3.5-4.0，羟值350-390mgKOH/g，粘度500-800mPa·s；
所述聚酯多元醇C为基于邻苯二甲酸酐和一缩二乙二醇合成的芳香族聚酯多元醇，其官能度为2.0，羟值230-250mgKOH/g，粘度3000-4000mPa·s。
2.如权利要求1所述的组合聚醚，其特征在于：
所述聚醚多元醇A为聚醚多元醇TMN-450和/或聚醚多元醇NJ-303；
和/或，所述聚醚多元醇B为聚醚多元醇TSE-380和/或聚醚多元醇NJ-8250；
和/或，所述聚酯多元醇C为聚酯多元醇PS-2412；
和/或，所述表面活性剂为表面活性剂AK8805、表面活性剂AK8806、表面活性剂L-686和表面活性剂L-6900中的一种或多种；
和/或，所述胺类催化剂为胺类催化剂A-33和/或胺类催化剂BX405；
和/或，所述三聚催化剂为三聚催化剂PC Cat NP30和/或三聚催化剂PC Cat DBU；
和/或，所述金属催化剂为醋酸钾和/或辛酸亚锡；
和/或，所述阻燃剂为阻燃剂TCPP和/或阻燃剂TEP；
和/或，所述的水为去离子水。
3.如权利要求1所述的组合聚醚，其特征在于，其由如下以重量份数计的各组分组成：30-50份聚醚多元醇A、20-40份聚醚多元醇B、20-50份聚酯多元醇C、2.5-4.0份表面活性剂、0.2-0.8份胺类催化剂、0.3-0.6份三聚催化剂、0.1-0.4份金属类催化剂、25-50份阻燃剂和3.0-4.0份发泡剂；所述发泡剂为水；
所述聚醚多元醇A为以甘油为起始剂的聚氧化丙烯醇，其官能度为3，羟值440-500mgKOH/g，粘度200-500mPa·s；
所述聚醚多元醇B为以蔗糖为起始剂的聚氧化丙烯醇，其官能度为3.5-4.0，羟值350-390mgKOH/g，粘度500-800mPa·s；
所述聚酯多元醇C为基于邻苯二甲酸酐和一缩二乙二醇合成的芳香族聚酯多元醇，其官能度为2.0，羟值230-250mgKOH/g，粘度3000-4000mPa·s。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的组合聚醚的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：将聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚酯多元醇C、表面活性剂、胺类催化剂、三聚催化剂、金属类催化剂、阻燃剂和发泡剂经过搅拌混合即可。
5.一种聚氨酯原料组合物，其特征在于，其包括A组分和B组分；所述A组分为如权利要求1-3中任一项所述的组合聚醚；所述B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯；所述A组分和所述B组分的质量比为1：(1.7-2.0)。
6.如权利要求5所述的聚氨酯原料组合物，其特征在于，所述多亚甲基多苯基多异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯PM400。
7.一种如权利要求5或6中所述的聚氨酯原料组合物在管道保温材料中的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，其包括下述步骤：将所述组分A和所述组分B混合均匀，倒入模具中，发泡，即可。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述发泡的温度为35-45℃，优选40℃。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述发泡的时间为0.4-1.0h，优选0.5h。
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