CN107118383A - 一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于发泡剂技术领域，具体涉及一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂，包括如下重量份数的原料：相转变材料20‑40份、水合无机物15‑30份、泡沫稳定剂1‑6份。本发明利用水合无机物在低温下稳定存在，在高温下反应活性良好的原理，将相变材料包覆于水合无机物，形成微粒发泡剂。可以在异氰酸酯中均匀分散。当进行聚氨酯合成反应时，由于放热，相变材料变为液体熔化，包覆物水合无机物与聚氨酯反应体系接触，随着温度的升高，水合物中的结晶水释放出，与异氰酸酯生成二氧化碳迅速发泡。该发泡剂，发泡均匀，反应过程易于控制。有效克服了直接采用水发泡反应剧烈，难以控制的缺陷，为清洁、高效、稳定制备聚氨酯发泡材料提供了可靠的技术支撑。

Description

一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂及制备方法
技术领域
本发明属于发泡剂技术领域，具体涉及一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂及制备方法。
背景技术
聚氨酯发泡具有优异的热学性能， 它的导热系数比空气的导热系数还低(聚氨酯导热系数≤0．023W／m．K／25℃；空气导热系数≤0．025 W／m．K／25℃)， 是目前工程上常用的保温隔热材料。50mm 厚的 PU 硬质泡沫塑料的保温效果相当于80mm 厚的EPS、90mm厚的矿棉、760mm 厚的混凝土。 随着能源成本的大幅增加以及人们对环保(减少 C02、S02、N02 的排放等)要求越来越严， 聚氨酯发泡作为性能最优异的绝热保温材料在全球建筑节能保温上的用越来越广泛。
聚氨酯泡沫塑料是最重要的聚氨酯制品，其用途广泛，性能优良。如软质聚氨酯泡沫塑料和半硬质聚氨酯泡沫塑料主要用于家具衬垫与装饰材料、车用垫材、地毯底衬、服装衬里、建筑吸音材料、体育垫材，以及床垫和仪器包装材料等方面。其中模塑的软质聚氨酯泡沫塑料的主要用途是汽车座椅垫材及摩托车、自行车座垫等；而硬质聚氨酯泡沫塑料主要用于冰箱、冷库行业作隔热保温材料。
聚氨酯泡沫作为先进的轻质材料，在船舶、航空、车辆等领域有着越来越广泛的应用，市场需求量不断扩大。目前发泡聚氨酯的常用发泡剂为三氯氟甲烷、一氟二氯乙烷，由于其会破坏大气臭氧层，因此需要开发更绿色环保的发泡剂。虽然现有技术中已有反应后生成二氧化碳气体的清洁水作为聚氨酯泡沫的发泡剂，但由于水反应剧烈，难以控制，因此其使用受到了限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绿色环保，发泡均匀，反应过程易于控制的无氯氟聚氨酯专用发泡剂。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂，包括如下重量份数的原料：相转变材料20-40份、水合无机物15-30份、泡沫稳定剂1-6份。
优选的，所述的相转变材料为月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸中的一种，其在40-60℃发生相转变，由固态变为液态。
优选的，所述的水合无机物选自Na2SO4·10H2O、Na2HPO4·12H2O、CaCl2·6H2O、CH3COONa·3H2O中的一种，其在温度升高时变为液体，进一步升高温度时，结晶水释放。
优选的，所述的泡沫稳定剂选自磺化蓖麻醇钠盐、有机硅泡沫稳定剂中的一种。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的无氯氟聚氨酯专用发泡剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将水合无机物加热至液状备用；
（2）将相变材料加热至液状，然后加入步骤（1）得到的液状水合无机物，通过高速搅拌形成乳液；
（3）将步骤（2）得到的乳液送入喷雾机，喷雾至液氮池中，冷凝形成由相变材料包覆无机水合物的微粒，即无氯氟聚氨酯专用发泡剂。
本发明一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂，利用水合无机物在低温下稳定存在，在高温下反应活性良好的原理，将相变材料包覆于水合无机物，形成微粒发泡剂。常温时，还微粒发泡剂可以在异氰酸酯中均匀分散。当进行聚氨酯合成反应时，由于放热，相变材料变为液体熔化，包覆物水合无机物与聚氨酯反应体系接触，随着温度的升高，水合物中的结晶水出现活性，释放出，与异氰酸酯生成二氧化碳迅速发泡。该发泡剂绿色环保，发泡均匀，反应过程易于控制。且可以将该发泡剂提前均匀分散在异氰酸酯中。有效克服了直接采用水发泡反应剧烈，难以控制的缺陷，为清洁、高效、稳定制备聚氨酯发泡材料提供了可靠地技术支撑。
本发明一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、破解了聚氨酯发泡中直接加水发泡剧烈，难以控制的缺陷。是一种环保发泡剂。
2、本发明利用相变材料包覆水合无机物，使得聚氨酯在反应时，在形成聚氨酯并放热后，才会缓慢由活性水出现，因此，发泡均匀可控，得到的发泡聚氨酯网孔均匀。
3、本发明方法工艺简单、制备过程清洁无污染、制备效率高，适合于规模化生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂，包括如下重量份数的原料：月桂酸20份、Na2SO4·10H2O30份、磺化蓖麻醇钠盐泡沫稳定剂1份。
一种如上所述的无氯氟聚氨酯专用发泡剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将Na2SO4·10H2O加热至液状备用；
（2）将相变材料月桂酸加热至液状，然后加入步骤（1）得到的液状水合无机物，通过高速搅拌形成乳液；
（3）将步骤（2）得到的乳液送入喷雾机，喷雾至液氮池中，冷凝形成由相变材料包覆无机水合物的微粒，即无氯氟聚氨酯专用发泡剂。
将实施例1得到的无氯氟聚氨酯专用发泡剂实施例用于制备聚氨酯泡沫,将200重量份聚醚、本发明发泡剂3 份、磷酸氢铵4份、催化剂适量，分散均匀；然后与异氰酸酯按质量比例1:1在模具中浇筑混合，混合体随着反应的进行放出热量，发泡剂外层的的相变包覆物熔化，水合无机物与聚氨酯反应体系接触，并缓慢释放水，与异氰酸酯生成二氧化碳迅速原位发泡。得到均匀的聚氨酯发泡体。通过测试，聚氨酯泡沫密度为26kg/m3，导热系数≦8W/m·K，压缩强度为248KPa。
实施例2
一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂，包括如下重量份数的原料：肉豆蔻酸30份、Na2HPO4·12H2O 30份、有机硅泡沫稳定剂2份。
一种如上所述的无氯氟聚氨酯专用发泡剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将水合无机物Na2HPO4·12H2O加热至液状备用；
（2）将相变材料肉豆蔻酸加热至液状，然后加入步骤（1）得到的液状水合无机物，通过高速搅拌形成乳液；
（3）将步骤（2）得到的乳液送入喷雾机，喷雾至液氮池中，冷凝形成由相变材料包覆无机水合物的微粒，即无氯氟聚氨酯专用发泡剂。
将实施例2得到的无氯氟聚氨酯专用发泡剂实施例用于制备聚氨酯泡沫,将200重量份聚醚、本发明发泡剂3 份、磷酸氢铵4份、催化剂适量，分散均匀；然后与异氰酸酯按质量比例1:1在模具中浇筑混合，混合体随着反应的进行放出热量，发泡剂外层的的相变包覆物熔化，水合无机物与聚氨酯反应体系接触，并缓慢释放水，与异氰酸酯生成二氧化碳迅速原位发泡。得到均匀的聚氨酯发泡体。通过测试，聚氨酯泡沫密度为22kg/m3，导热系数≦7W/m·K，压缩强度为235KPa。
实施例3
一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂，包括如下重量份数的原料：棕榈酸40份、CaCl2·6H2O15份、泡沫稳定剂磺化蓖麻醇钠盐6份。
一种如上所述的无氯氟聚氨酯专用发泡剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将水合无机物CaCl2·6H2O加热至液状备用；
（2）将相变材料棕榈酸加热至液状，然后加入步骤（1）得到的液状水合无机物，通过高速搅拌形成乳液；
（3）将步骤（2）得到的乳液送入喷雾机，喷雾至液氮池中，冷凝形成由相变材料包覆无机水合物的微粒，即无氯氟聚氨酯专用发泡剂。
将实施例3得到的无氯氟聚氨酯专用发泡剂实施例用于制备聚氨酯泡沫,将200重量份聚醚、本发明发泡剂3 份、磷酸氢铵4份、催化剂适量，分散均匀；然后与异氰酸酯按质量比例1:1在模具中浇筑混合，混合体随着反应的进行放出热量，发泡剂外层的的相变包覆物熔化，水合无机物与聚氨酯反应体系接触，并缓慢释放水，与异氰酸酯生成二氧化碳迅速原位发泡。得到均匀的聚氨酯发泡体。通过测试，聚氨酯泡沫密度为30kg/m3，导热系数≦10W/m·K，压缩强度为288KPa。
实施例4
一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂，包括如下重量份数的原料：硬脂酸 40份、Na2SO4·10H2O 20份、有机硅泡沫稳定剂5份。
一种如上所述的无氯氟聚氨酯专用发泡剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将水合无机物Na2SO4·10H2O加热至40℃，形成液状备用；
（2）将相变材料：硬脂酸加热至70℃，变为液状，然后加入步骤（1）得到的液状水合无机物，通过高速搅拌形成乳液；
（3）将步骤（2）得到的乳液送入喷雾机，喷雾至液氮池中，冷凝形成由相变材料包覆无机水合物的微粒，即无氯氟聚氨酯专用发泡剂。
将实施例4得到的无氯氟聚氨酯专用发泡剂实施例用于制备聚氨酯泡沫,将200重量份聚醚、本发明发泡剂3 份、磷酸氢铵4份、催化剂适量，分散均匀；然后与异氰酸酯按质量比例1:1在模具中浇筑混合，混合体随着反应的进行放出热量，发泡剂外层的的相变包覆物熔化，水合无机物与聚氨酯反应体系接触，并缓慢释放水，与异氰酸酯生成二氧化碳迅速原位发泡。得到均匀的聚氨酯发泡体。通过测试，聚氨酯泡沫密度为20kg/m3，导热系数≦38W/m·K，压缩强度为225KPa。
实施例5
一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂，包括如下重量份数的原料：硬脂酸 40份、CH3COONa·3H2O 20份、有机硅泡沫稳定剂5份。
一种如上所述的无氯氟聚氨酯专用发泡剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将水合无机物CH3COONa·3H2O加热至40℃，形成液状备用；
（2）将相变材料：硬脂酸加热至70℃，变为液状，然后加入步骤（1）得到的液状水合无机物，通过高速搅拌形成乳液；
（3）将步骤（2）得到的乳液送入喷雾机，喷雾至液氮池中，冷凝形成由相变材料包覆无机水合物的微粒，即无氯氟聚氨酯专用发泡剂。
将实施例5得到的无氯氟聚氨酯专用发泡剂实施例用于制备聚氨酯泡沫,将200重量份聚醚、本发明发泡剂3 份、磷酸氢铵4份、催化剂适量，分散均匀；然后与异氰酸酯按质量比例1:1在模具中浇筑混合，混合体随着反应的进行放出热量，发泡剂外层的的相变包覆物熔化，水合无机物与聚氨酯反应体系接触，并缓慢释放水，与异氰酸酯生成二氧化碳迅速原位发泡。得到均匀的聚氨酯发泡体。通过测试，聚氨酯泡沫密度为35kg/m3，导热系数≦11W/m·K，压缩强度为3118KPa。
实施例6
一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂，包括如下重量份数的原料：肉豆蔻酸30份、CaCl2·6H2O 30份、有机硅泡沫稳定剂2份。
一种如上所述的无氯氟聚氨酯专用发泡剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将水合无机物CaCl2·6H2O加热至液状备用；
（2）将相变材料肉豆蔻酸加热至液状，然后加入步骤（1）得到的液状水合无机物，通过高速搅拌形成乳液；
（3）将步骤（2）得到的乳液送入喷雾机，喷雾至液氮池中，冷凝形成由相变材料包覆无机水合物的微粒，即无氯氟聚氨酯专用发泡剂。

Claims (5)

1.一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂，包括如下重量份数的原料：相转变材料20-40份、水合无机物15-30份、泡沫稳定剂1-6份。
2.根据权利要求1所述一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂，其特征在于：所述的相转变材料为月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸中的一种，其在40-60℃发生相转变，由固态变为液态。
3.根据权利要求1所述一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂，其特征在于：所述的水合无机物选自Na2SO4·10H2O、Na2HPO4·12H2O、CaCl2·6H2O、CH3COONa·3H2O中的一种，其在温度升高时变为液体，进一步升高温度时，结晶水释放。
4.根据权利要求1所述一种无氯氟聚氨酯专用发泡剂，其特征在于：所述的泡沫稳定剂选自磺化蓖麻醇钠盐、有机硅泡沫稳定剂中的一种。
5.一种如权利要求1-4任一项所述无氯氟聚氨酯专用发泡剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将水合无机物加热至液状备用；
（2）将相变材料加热至液状，然后加入步骤（1）得到的液状水合无机物，通过高速搅拌形成乳液；
（3）将步骤（2）得到的乳液送入喷雾机，喷雾至液氮池中，冷凝形成由相变材料包覆无机水合物的微粒，即无氯氟聚氨酯专用发泡剂。
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