CN107417956A - 一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发泡剂领域，特别是涉及一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂。包括内芯和外壳，内芯原料重量份包括如下组分：十水硫酸钠80‑90份、铝粉11‑17份、磷酸二氢盐9‑17份、尿素10‑15份、脂肪酸12‑16份、脂肪酸盐8‑13份、偶氮二甲酰胺17‑19份、氟硅烷12‑17份、硅藻土9‑16份、异丙醇7‑13份；所述外壳由不饱和单体和聚氨酯泡沫粉聚合后得到；该缓释微胶囊发泡剂具有缓慢释放水的功效。在用于聚氨酯发泡加工时，因聚氨酯黑白料反应产生热量，促使发泡剂中的水从缓释微胶囊发泡剂的囊材缓慢释放，从而防止聚氨酯急剧发泡，具有极佳的控制发泡功能。
Description
技术领域
本发明涉及发泡剂领域，特别是涉及一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂。
背景技术
聚氨酯制品产业主要分聚氨酯泡沫、弹性体、纤维（氨纶）、聚氨酯合成革、鞋树脂、聚氨酯涂料、聚氨酯胶黏剂、聚氨酯铺装和防水材料等产业。聚氨酯泡沫是一种重要的聚氨酯合成材料，具有多孔性、相对密度小、比强度高等特点，根据所用原料的不同和配方的变化可制成普通软泡、高回弹泡沫及硬泡等。
聚氨酯泡沫分软质、硬质、半硬质三大类。软质泡沫应用于床垫、沙发、服装衬垫、汽车坐椅等；硬质泡沫作为绝热性能最好的材料，主要应用于冰箱、冰柜、冷库、集装箱等致冷装置和设备、供热管道、建筑屋顶、外墙绝热保温、空调管道绝热保冷以及作为以塑代木材料等；半硬质泡沫主要用于汽车等交通工具内装饰和吸能缓冲材料。
中国聚氨酯工业始于20世纪50年代末，经过50多年的发展，已成为全球最大聚氨酯市场。2000年我国聚氨酯消费量还不到全球总量的10%，2005年上升到22%，2012年更是达到40%以上。我国聚氨酯产业发展快速，2007-2012年均增长率达11%，远高于同期GDP增长率。2012年我国聚氨酯市场已成为全球聚氨酯市场增长的主力军，全年销量达到780万t，同比增长13%，同期全球增长率仅4.5%。目前，全球聚氨酯市场最重要的驱动引擎还是中国。
中国聚氨酯工业高速发展的同时，也出现了一些问题：①自主知识产权基础和创新能力薄弱，大部分有一定规模的原料和制品企业多为引进技术或国外在华企业技术；②在市场上，不仅面临着与国际大企业的进口产品竞争，而且面临着与国际在华大企业直接竞争；③国外跨国公司纷纷来华投资建厂，实行本土化战略，控制着聚氨酯主要原料、中间产品（系统料）、重要产品的生产，抢占中国聚氨酯市场，给中国聚氨酯工业造成巨大竞争压力；④聚氨酯工业特别是下游产品，产业结构零散，集中度低，大量中小企业技术、设备落后，规模小，许多企业产品质量差、效率低、能耗高、污染较大；⑤缺少有效的、集中统一的行业标准管理和产品质量管理体系；⑥近几年来，国内聚氨酯行业通过自主研发和对外技术引进，技术创新水平不断提高，产业升级稳步加快，在原料领域扩张产能，产业规模扩大，产品质量稳步提高。但同时，受产能快速扩张的影响，部分原料和产品产能过剩的压力与日俱增。
水发泡技术所面临的最大挑战是泡沫体的尺寸不稳定，增加发泡系统水含量，虽改善整个发泡系统的流动性，然而也使整个发泡体尺寸稳定性下降了很多，主要是由于反应所产生的CO2气体快速从发泡体中扩散出来，而外界空气扩散入发泡体内的速度又较慢，因而造成发泡体中呈现部分的真空现象，这对发泡体的尺寸稳定性产生了极大的影响。
在环保观点上，水参与反应所产生的CO2其ODP值为零,无VOC问题，对发泡设备无特殊要求且成本低。CO2凝固点为-23℃,在25℃下，气体热传导率达16.3mW/mK，空气的热传导率27mW/mK，所生成的泡沫导热系数在23-28mW/mK，并随着气体的交换导热系数不断变化；因此，水发泡聚氨酯硬质泡沫的热传导率较大，不适用于对隔热要求高的领域。
然而现有的技术并不能有效解决上述问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂，其以水为主要芯材、缓释性材料为囊材制备的缓释微胶囊发泡剂。以此控制囊内水的释放，用于聚氨酯发泡时可以达到控制发泡速率的效果，从而得到尺寸稳定的聚氨酯泡沫体。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂，包括内芯和外壳，内芯原料重量份包括如下组分：十水硫酸钠80-90份、铝粉11-17份、磷酸二氢盐9-17份、尿素10-15份、脂肪酸12-16份、脂肪酸盐8-13份、偶氮二甲酰胺17-19份、氟硅烷12-17份、硅藻土9-16份、异丙醇7-13份；所述外壳由不饱和单体和聚氨酯泡沫粉聚合后得到。
一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂的制备方法，制备方法如下所示：
1）按重量份将十水硫酸钠、铝粉、磷酸二氢盐、脂肪酸盐、氟硅烷、硅藻土混合均匀；
2）将步骤1）反应后的原料降至室温冷却，然后继续按原料重量份添加尿素、脂肪酸、偶氮二甲酰胺、异丙醇，得水相；
3）将不饱和聚合单体与聚氨酯泡沫粉混合均匀，然后加入步骤（2）得到的水相，在搅拌过程中引发，不饱和聚合单体聚合形成分散有聚氨酯泡沫粉的聚合囊材，内核包覆水相。
进一步的，步骤（3）所述不饱和聚合单体，是指常规的通过引发等可以发生聚合的不饱和聚合单体。优选的，选用如不饱和二元羧酸与饱和二元醇可以进行线型缩聚；通过聚合，将聚氨酯泡沫连接形成具有缓释性的囊材。所述的引发根据具体不饱和聚合单体的要求进行选择，可以是引发剂，可以使紫外光诱导，也可以是辐射，如钴60-γ射线进行电离辐射引发聚合。
本发明通过十水硫酸钠、铝粉、磷酸二氢盐、尿素、脂肪酸、脂肪酸盐、偶氮二甲酰胺、氟硅烷、硅藻土、异丙醇组成芯材，其具有较高的含水以及水稳定固定性，通过不饱和聚合单体聚合，与聚氨酯发泡粉末连接形成囊材并包覆芯材，得到的缓释微胶囊发泡剂具有缓慢释放水的功效。聚氨酯发泡粉末的多孔性使得水汽缓慢释放。较佳的在用于聚氨酯发泡加工时，因聚氨酯黑白料反应产生热量，促使发泡剂中的水从缓释微胶囊发泡剂的囊材缓慢释放，从而防止聚氨酯急剧发泡，具有极佳的控制发泡功能。特别的，芯材中的铝粉、磷酸二氢盐、脂肪酸盐、氟硅烷、硅藻土的存在，防止了水以气体形式快速放出，具有良好的控释性。其在聚氨酯反应温度条件下对水具有良好的持有性。
本发明一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明缓释微胶囊发泡剂，可以有效控制水的释放，从而实现了在聚氨酯发泡时对发泡的稳定控制，得到发泡均匀的聚氨酯发泡体。
2、本发明一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂通过以十水硫酸钠为谁的来源，利用铝粉、磷酸二氢盐、尿素、脂肪酸、硅藻土等对水持有控制，利用囊材聚氨酯泡沫的多孔使水缓慢释放，实现了缓释发泡。
3、本发明一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂，囊材为分散发泡聚氨酯粉末的薄膜，较佳的与聚氨酯材料具有良好的相容性，可实现缓释微胶囊发泡剂的均匀分散。
4、本发明制备方法简单，投入小、成本低、无环境污染、产量高，具有显著的市场应用价值，可在实际的工业生产中规模化生产使用，在聚氨酯水发泡领域具有极高的推广价值。
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
一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂，包括内芯和外壳，内芯原料重量份包括如下组分：十水硫酸钠80份、铝粉11份、磷酸二氢盐9份、尿素15份、脂肪酸16份、脂肪酸盐13份、偶氮二甲酰胺19份、氟硅烷17份、硅藻土9份、异丙醇7份；所述外壳由不饱和单体和聚氨酯泡沫粉聚合后得到。
一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂的制备方法，制备方法如下所示：
1）按重量份将十水硫酸钠、铝粉、磷酸二氢盐、脂肪酸盐、氟硅烷、硅藻土混合均匀；
2）将步骤1）反应后的原料降至室温冷却，然后继续按原料重量份添加尿素、脂肪酸、偶氮二甲酰胺、异丙醇，得水相；
3）将不饱和烯烃单体与聚氨酯泡沫粉混合均匀，然后加入步骤（2）得到的水相，在搅拌过程中在紫外灯照射下，利用卤化银引发剂引发聚合，形成分散有聚氨酯泡沫粉的聚合囊材，内核包覆水相。
实施例2
一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂，包括内芯和外壳，内芯原料重量份包括如下组分：十水硫酸钠90份、铝粉17份、磷酸二氢盐10份、尿素10份、脂肪酸16份、脂肪酸盐10份、偶氮二甲酰胺17份、氟硅烷12份、硅藻土9份、异丙醇12份；所述外壳由不饱和单体和聚氨酯泡沫粉聚合后得到。
一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂的制备方法，制备方法如下所示：
1）按重量份将十水硫酸钠、铝粉、磷酸二氢盐、脂肪酸盐、氟硅烷、硅藻土混合均匀；
2）将步骤1）反应后的原料降至室温冷却，然后继续按原料重量份添加尿素、脂肪酸、偶氮二甲酰胺、异丙醇，得水相；
3）将不饱和聚合单体与聚氨酯泡沫粉混合均匀，然后加入步骤（2）得到的水相，在搅拌过程中加入引发剂、交联剂，不饱和聚合单体聚合形成分散有聚氨酯泡沫粉的聚合囊材，内核包覆水相。
实施例3
一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂，包括内芯和外壳，内芯原料重量份包括如下组分：十水硫酸钠80份、铝粉11份、磷酸二氢盐9份、尿素10份、脂肪酸12份、脂肪酸盐8份、偶氮二甲酰胺17份、氟硅烷12份、硅藻土9份、异丙醇7份；所述外壳由不饱和二元羧酸与饱和二元醇可以进行线型缩聚与聚氨酯泡沫粉分散均匀得到。
制备方法如下所示：
1）按重量份将十水硫酸钠、铝粉、磷酸二氢盐、脂肪酸盐、氟硅烷、硅藻土混合均匀；
2）将步骤1）反应后的原料降至室温冷却，然后继续按原料重量份添加尿素、脂肪酸、偶氮二甲酰胺、异丙醇，得水相；
3）将不饱和二元羧酸与饱和二元醇与聚氨酯泡沫粉混合均匀，然后加入步骤（2）得到的水相，在搅拌过程中加入引发剂、交联剂，不饱和聚合单体聚合形成分散有聚氨酯泡沫粉的聚合囊材，内核包覆水相。
实施例4
一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂，包括内芯和外壳，内芯原料重量份包括如下组分：十水硫酸钠85份、铝粉15份、磷酸二氢盐10份、尿素15份、脂肪酸12份、脂肪酸盐10份、偶氮二甲酰胺19份、氟硅烷15份、硅藻土120份、异丙醇10份；所述外壳由不饱和单体和聚氨酯泡沫粉聚合后得到。
制备方法如下所示：
1）按重量份将十水硫酸钠、铝粉、磷酸二氢盐、脂肪酸盐、氟硅烷、硅藻土混合均匀；
2）将步骤1）反应后的原料降至室温冷却，然后继续按原料重量份添加尿素、脂肪酸、偶氮二甲酰胺、异丙醇，得水相；
3）将不饱和聚合单体与聚氨酯泡沫粉混合均匀，然后加入步骤（2）得到的水相，在搅拌过程中加入引发剂、交联剂，不饱和聚合单体聚合形成分散有聚氨酯泡沫粉的聚合囊材，内核包覆水相。其中聚氨酯泡沫粉与聚合后的不饱和聚合物质量比100:25。
实施例5
一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂，包括内芯和外壳，内芯原料重量份包括如下组分：十水硫酸钠90份、铝粉17份、磷酸二氢盐9份、尿素10份、脂肪酸12份、脂肪酸盐13份、偶氮二甲酰胺19份、氟硅烷17份、硅藻土16份、异丙醇13份；所述外壳由不饱和单体和聚氨酯泡沫粉聚合后得到。
一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂的制备方法，制备方法如下所示：
1）按重量份将十水硫酸钠、铝粉、磷酸二氢盐、脂肪酸盐、氟硅烷、硅藻土混合均匀；
2）将步骤1）反应后的原料降至室温冷却，然后继续按原料重量份添加尿素、脂肪酸、偶氮二甲酰胺、异丙醇，得水相；
3）将不饱和聚合单体与聚氨酯泡沫粉混合均匀，然后加入步骤（2）得到的水相，在搅拌过程中加入引发剂、交联剂，不饱和聚合单体聚合形成分散有聚氨酯泡沫粉的聚合囊材，内核包覆水相。
Claims (3)
1.一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂，包括内芯和外壳，内芯原料重量份包括如下组分：十水硫酸钠80-90份、铝粉11-17份、磷酸二氢盐9-17份、尿素10-15份、脂肪酸12-16份、脂肪酸盐8-13份、偶氮二甲酰胺17-19份、氟硅烷12-17份、硅藻土9-16份、异丙醇7-13份；所述外壳由不饱和单体和聚氨酯泡沫粉聚合后得到；
所述的缓释微胶囊发泡剂由如下方法制备得到：
1）按重量份将十水硫酸钠、铝粉、磷酸二氢盐、脂肪酸盐、氟硅烷、硅藻土混合均匀；
2）将步骤1）反应后的原料降至室温冷却，然后继续按原料重量份添加尿素、脂肪酸、偶氮二甲酰胺、异丙醇，得水相；
3）将不饱和聚合单体与聚氨酯泡沫粉混合均匀，然后加入步骤（2）得到的水相，在搅拌过程中引发，不饱和聚合单体聚合形成分散有聚氨酯泡沫粉的聚合囊材，内核包覆水相。
2.根据权利要求1所述一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂，其特征在于：步骤（3）所述不饱和聚合单体，选用不饱和二元羧酸与饱和二元醇可以进行线型缩聚；通过聚合，将聚氨酯泡沫连接形成具有缓释性的囊材。
3.根据权利要求1所述一种用于聚氨酯发泡的缓释微胶囊发泡剂，其特征在于：所述的引发根据具体不饱和聚合单体的要求进行选择，为引发剂、紫外光诱导、钴60-γ射线进行电离辐射引发聚合中的一种或多种。
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