CN107417886A - 一种环保发泡剂的喷涂聚氨酯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于聚氨酯技术领域，尤其涉及一种环保发泡剂的喷涂聚氨酯材料及其制备方法。本发明以CFA‑8125为发泡剂，该发泡剂是零ODP、GWP值为1的环保发泡剂，不会破坏臭氧层，不会带来严重的温室效应，符合产品未来发展需求，是HCFC‑141b理想的替代品；该发泡剂无闪点，参与A组份生产时，无需对设备进行改造。本发明通将阻燃元素、阻燃结构引入到分子链中，形成结构性阻燃，达到相应的阻燃级别并保持阻燃的持久性。同时，过量的异氰酸根通过催化剂的诱导，生成PIR结构和高官能度聚醚产生的高交联度，从而实现高、低温下良好的尺寸稳定性。

Description

一种环保发泡剂的喷涂聚氨酯材料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯技术领域，尤其涉及一种环保发泡剂的喷涂聚氨酯材料及其制备方法。
背景技术
随着中国经济的高速发展以及人们对环境保护意识增强，而HCFC-141b对臭氧层有一定的破坏作用，根据《蒙特利尔议定书》的决议，HCFC-141b在欧美等发达国家已停止使用,在第五条款国已经进入了逐步的淘汰阶段，中国作为HCFC-141b的最大消费国，需要付出更大的努力来完成淘汰任务。
从国际上发达国家的淘汰技术来看，现在大部分的企业选择了第三代发泡剂HFCs类物质作为喷涂行业的发泡剂，HFCs类发泡剂虽然ODP值为零，但GWP值较高(700左右)，同样会带来严重的温室效应，发达国家目前也准备淘汰HFCs类发泡剂。
目前在发达国家正在开发零ODP，低GWP(＜15)类的第四代环保发泡剂体系的喷涂组合聚醚，但目前市场上的第四代发泡剂如LBA，Opteon1100价格较高，大约70-100元/kg，同时组合聚醚的储存稳定性也是一大难题。
现有专利CN 103146178B“聚氨酯化学发泡剂及其制备方法”公开了一种聚氨酯化学发泡剂及其制备方法，该发泡剂是零ODP，GWP值为1的环保发泡剂，现行的商品牌号之一为CFA-8125。
CFA-8125价格适中，大约30元/kg，不属于易燃易爆品，其泡沫的保温性能也较好。所以CFA-8125无论是从环保、安全还是从经济性方面考虑，都符合产品未来发展需求，是HCFC-141b理想的替代品。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种环保发泡剂的喷涂聚氨酯材料及其制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种环保发泡剂的喷涂聚氨酯材料，由A组分和B组分按体积比为1:(1-2)混合组成；
其中，所述的A组分按重量份数计包括：5-20份高官能度聚醚多元醇、0-20份阻燃聚醚多元醇、20-55份阻燃聚酯多元醇、1-1.5份匀泡剂、5-13份化学发泡剂、5-8份催化剂和15-25份阻燃剂；
所述的B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯；
其中，所述的化学发泡剂为补天新材料公司的型号CFA-8125发泡剂。
上述环保发泡剂的喷涂聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将5-20份高官能度聚醚多元醇、0-20份阻燃聚醚多元醇、20-55份阻燃聚酯多元醇、1-1.5份匀泡剂、5-13份化学发泡剂CFA-8125、5-8份催化剂和15-25份阻燃剂，10-35℃条件下搅拌0.5-1h，制得A组份；
(2)将多亚甲基多苯基多异氰酸酯作为B组分，将步骤(1)的A组分与B组分按照体积比1：(1-2)混合均匀，经过高压喷涂机混合发泡。
本发明的有益效果是：
1、本发明以CFA-8125为发泡剂，该发泡剂是零ODP、GWP值为1的环保发泡剂，不会破坏臭氧层，不会带来严重的温室效应，符合产品未来发展需求，是HCFC-141b理想的替代品；该发泡剂无闪点，参与A组份生产时，无需对设备进行改造。
2、本发明通过阻燃聚醚多元醇、阻燃聚酯多元醇、高官能度聚醚多元醇、催化剂、发泡剂(CFA-8125)和阻燃剂的有效搭配,与多亚甲基多苯基多异氰酸酯反应，将阻燃元素、阻燃结构引入到分子链中，形成结构性阻燃，达到相应的阻燃级别并保持阻燃的持久性。同时，过量的异氰酸根通过催化剂的诱导，生成PIR结构和高官能度聚醚产生的高交联度，从而实现高、低温下良好的尺寸稳定性。
进一步，所述的高官能度聚醚多元醇为山梨醇类多元醇，官能度为5-6，粘度为6000-20000MPa·s/25℃，羟值为300-500mgKOH/g；
所述的阻燃聚醚多元醇的粘度为500-10000MPa·s/25℃，羟值为70-320mgKOH/g；
所述的阻燃聚酯多元醇的粘度为500-10000MPa·s/25℃，羟值为70-320mgKOH/g。
更进一步，所述的高官能度聚醚多元醇为烟台市顺达聚氨酯有限公司的SD1024、SD1026或SD1028中的一种或两种以上混合；
所述的阻燃聚醚多元醇、阻燃聚酯多元醇为斯泰潘的PS3158、德美化工的DM2013、长能科技的EDS-5083L、江苏富盛的CF-6255、上海华锋的HF-8730A、鑫锐化工的F3190、万华容威的FR-212或万华荣威的FR-1830中的一种或两种以上混合。
进一步，所述的匀泡剂为非水解硅碳类表面活性剂。
更进一步，所述的匀泡剂为空气化工的LK665、德美AK8805、迈图L6950、迈图L6920或德美AK158中的一种或两种以上混合。
进一步，所述的催化剂为DMEA、PC5、PT303、PT304、PT306、A33、K15、TMR-2或PC41的两种以上混合。
进一步，所述的阻燃剂为三(氯异丙基)磷酸酯-TCPP、磷酸三乙酯-TEP、三氯乙基磷酸酯-TCEP或甲基膦酸二甲酯-DMMP中的一种或两种以上混合。
进一步，所述的多亚甲基多苯基多异氰酸酯为万华PM200、拜耳44V20、巴斯夫M20S、陶氏MR200或亨斯曼5005中的一种或两种以上混合。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明实施例使用的高官能度聚醚多元醇为公司自制的SD1028，使用的阻燃聚酯多元醇为南京斯泰潘公司的PS3158、德美化工的DM2013、上海鑫锐化工的F3190，使用的阻燃剂为江苏雅克公司的TCPP，使用的化学发泡剂为补天新材料公司的CFA-8125，使用的匀泡剂为迈图L6950、空气化工的LK665，使用的催化剂为空气化工公司市售产品，使用的多亚甲基多苯基多异氰酸酯为万华化学的PM200。
实施例1
一种环保发泡剂的喷涂聚氨酯材料，由A组分和B组分按体积比为1:1通过高压喷涂机发泡形成；
其中，所述的A组分包括：12kg高官能度聚醚多元醇SD1028、12kg阻燃聚酯多元醇F3190、38kg阻燃聚酯多元醇PS3158、1.2kg匀泡剂L6950、11kg化学发泡剂CFA-8125、2kg催化剂PT303、3kg催化剂PT304、2kg催化剂K15、0.9kg催化剂A33和18kg阻燃剂TCPP；
所述的B组分为100kg PM200。
上述环保发泡剂的喷涂聚氨酯材料的制备方法，步骤如下：
(1)将12kg SD1028、12kg F3190、38kg PS3158、18kg TCPP加入到不锈钢混合搅拌釜内，再加入1.2kg L6950、11kg CFA-8125、2kg PT303、3kg PT304、2kg K15、0.9kg A33，在室温条件下500r/min的转速搅拌1小时，即可得到A组份。
(2)将PM200作为B组份，将步骤(1)的A组份与B组份按照体积比1:1混合均匀，经过高压喷涂机混合喷涂于基材墙面发泡成型。
经固瑞克A25喷涂设备高压喷涂于冷库墙面，层层喷涂施工，制得环保发泡剂的喷涂聚氨酯泡沫保温材料，测试制品指标如下：
测试产品 环保发泡剂喷涂聚氨酯泡沫
制品氧指数(％) 26.2
制品密度(kg/m3) 39.8
抗压强度(KPa) 280
样品闭孔率(％) 91
样品高温尺寸稳定性(％) 0.57*0.48*0.37
样品低温尺寸稳定性(％) 0.24*0.38*0.24
导热系数(w/m.k) 0.02184
实施例2
一种环保发泡剂的喷涂聚氨酯材料，由A组分和B组分按体积比为1:1.3混合组成；
其中，所述的A组分包括：10kg高官能度聚醚多元醇SD1028、54kg阻燃聚酯多元醇DM2013、1.3kg匀泡剂LK665、10kg化学发泡剂CFA-8125、1.5kg催化剂PC5、0.8kg催化剂PC41、2.5kg催化剂PT304、1.3kg催化剂K15、0.9kg催化剂A33和15kg阻燃剂TCPP；
所述的B组分为100kg PM200。
上述环保发泡剂的喷涂聚氨酯材料的制备方法，步骤如下：
(1)将10kg SD1028、54kg DM2013、15kg TCPP加入到不锈钢混合搅拌釜内，再加入1.3kg LK665、10kg CFA-8125、1.5kg PC5、0.8kg PC41、2.5kg PT304、1.3kg K15、0.9kgA33，在室温条件下500r/min的转速搅拌1小时，即可得到A组份。
(2)将多PM200作为B组分，将步骤(1)的A组分与B组分按照体积比1:1.3混合均匀，，经过高压喷涂机混合喷涂于基材墙面发泡成型。
经固瑞克HVR喷涂设备高压喷涂于冷库墙面，层层喷涂施工，制得环保发泡剂的喷涂聚氨酯泡沫保温材料，制得高抗压聚氨酯泡沫保温材料。测试制品指标如下：
测试产品 环保发泡剂喷涂聚氨酯泡沫
制品氧指数(％) 26.5
制品密度(kg/m3) 44.6
抗压强度(KPa) 341
样品闭孔率(％) 92.4
样品高温尺寸稳定性(％) 0.32*0.38*0.32
样品低温尺寸稳定性(％) 0.21*0.28*0.16
导热系数(w/m.k) 0.02206
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种环保发泡剂的喷涂聚氨酯材料，其特征在于，由A组分和B组分按体积比为1:(1-2)混合组成；
其中，所述的A组分按重量份数计包括：5-20份高官能度聚醚多元醇、0-20份阻燃聚醚多元醇、20-55份阻燃聚酯多元醇、1-1.5份匀泡剂、5-13份化学发泡剂、5-8份催化剂和15-25份阻燃剂；
所述的B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯；
其中，所述的化学发泡剂为补天新材料技术有限公司的型号CFA-8125发泡剂。
2.根据权利要求1所述的喷涂聚氨酯材料，其特征在于，所述的高官能度聚醚多元醇为山梨醇类多元醇，官能度为5-6，粘度为6000-20000MPa·s/25℃，羟值为300-500mgKOH/g；
所述的阻燃聚醚多元醇的粘度为500-10000MPa·s/25℃，羟值为70-320mgKOH/g；
所述的阻燃聚酯多元醇的粘度为500-10000MPa·s/25℃，羟值为70-320mgKOH/g。
3.根据权利要求2所述的喷涂聚氨酯材料，其特征在于，所述的高官能度聚醚多元醇为烟台市顺达聚氨酯有限公司的SD1024、SD1026或SD1028中的一种或两种以上混合；
所述的阻燃聚醚多元醇、阻燃聚酯多元醇为斯泰潘的PS3158、德美化工的DM2013、长能科技的EDS-5083L、江苏富盛的CF-6255、上海华锋的HF-8730A、鑫锐化工的F3190、万华容威的FR-212或万华荣威的FR-1830中的一种或两种以上混合。
4.根据权利要求1所述的喷涂聚氨酯材料，其特征在于，所述的匀泡剂为非水解硅碳类表面活性剂。
5.根据权利要求4所述的喷涂聚氨酯材料，其特征在于，所述的匀泡剂为空气化工的LK665、德美AK8805、迈图L6950、迈图L6920或德美AK158中的一种或两种以上混合。
6.根据权利要求1所述的喷涂聚氨酯材料，其特征在于，所述的催化剂为DMEA、PC5、PT303、PT304、PT306、A33、K15、TMR-2或PC41的两种以上混合。
7.根据权利要求1所述的喷涂聚氨酯材料，其特征在于，所述的阻燃剂为三(氯异丙基)磷酸酯-TCPP、磷酸三乙酯-TEP、三氯乙基磷酸酯-TCEP或甲基膦酸二甲酯-DMMP中的一种或两种以上混合。
8.根据权利要求1所述的喷涂聚氨酯材料，其特征在于，所述的多亚甲基多苯基多异氰酸酯为万华PM200、拜耳44V20、巴斯夫M20S、陶氏MR200或亨斯曼5005中的一种或两种以上混合。
9.一种权利要求1-8任一项所述环保发泡剂的喷涂聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将5-20份高官能度聚醚多元醇、0-20份阻燃聚醚多元醇、20-55份阻燃聚酯多元醇、1-1.5份匀泡剂、5-13份化学发泡剂CFA-8125、5-8份催化剂和15-25份阻燃剂，10-35℃条件下搅拌0.5-1h，制得A组份；
(2)将多亚甲基多苯基多异氰酸酯作为B组分，将步骤(1)的A组分与B组分按照体积比1：(1-2)混合均匀，经过高压喷涂机混合发泡。
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