CN108148167A - 全水低密度开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫 - Google Patents

全水低密度开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫 Download PDF

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Abstract

本发明涉及有机高分子材料技术领域，具体而言，涉及一种全水低密度开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫。由聚醚多元醇配方组合物、水和多异氰酸酯反应制得；其中聚醚多元醇配方组合物占反应物总重量的40％‑50％。所述聚醚多元醇配方组合物按照质量分数计包含如下物质：聚醚多元醇A 15～50％、聚醚多元醇B 10～40％、聚醚多元醇C 5～20％、助剂5～20％。本发明制备的开孔聚氨酯喷涂泡沫的开孔率达60％以上，密度很小，出方量高，不易收缩，可应用于内墙吸音材料、汽车车顶内饰材料、包装材料等；本发明为发泡剂替代工作提供了有效的技术支持。

Description

全水低密度开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫
技术领域
本发明涉及有机高分子材料技术领域，具体而言，涉及一种全水低密度开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫。
背景技术
根据“蒙特利尔议定书”的要求：发泡剂一氟二氯甲烷(HCFC-141b)将被逐步淘汰，其淘汰计划为：在2013年冻结，2015年淘汰10％，2020年淘汰35％，2025年淘汰67.5％，2030年全面禁止使用。HCFC-141b是目前在聚氨酯喷涂领域应用最大的发泡剂，具有良好的性能。随着HCFC-141b淘汰计划的进行，发泡剂替代工作显得尤为重要。
低密度聚氨酯开孔喷涂泡沫具有吸声系数高、密度小、出方量高、尺寸稳定性好、成本低、易于施工的特点，可用于汽车内饰、建筑中做内墙吸音材料，在运输中可做精密仪器包装材料填充材料等。
发明内容
本发明的目的在于随着HCFC-141b淘汰计划的进行，HCFC-141b供应量紧张，采用全水发泡可以降低下游成本，为发泡剂替代提供有效的技术支持。本发明提供一种全水低密度开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫，以水为唯一发泡剂条件下，使聚醚多元醇配方组合物和多异氰酸酯反应，得到开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种全水低密度开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫，由聚醚多元醇配方组合物、水和多异氰酸酯反应制得；其中聚醚多元醇配方组合物占反应物总重量的40％-50％。
所述聚醚多元醇配方组合物按照质量分数计包含如下物质：
所述聚醚多元醇A是以甘油、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、三羟甲基丙烷中的一种、两种或两种以上物质为起始剂与氧化烯烃加成反应的产物；其官能度为2.0-3.0，粘度为300-1000mPa·s(25℃)，羟值为25-90mgKOH/g。
所述聚醚多元醇B是以甘油、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丁二醇、二丙二醇、三羟甲基丙烷、山梨醇中的一种、两种或两种以上物质为起始剂与氧化烯烃加成反应的产物；其官能度为2.0-3.5，粘度为800-1500mPa·s(25℃)，羟值为120-350mgKOH/g。
所述聚醚多元醇C是以蓖麻油或棕榈油与季戊四醇、三羟甲基丙烷、蔗糖、山梨醇、木糖醇、甲基葡萄糖苷中的一种或两种复合作为起始剂与氧化烯烃加成反应的产物；其官能度为4.0-6.5，粘度为3500-5000mPa·s(25℃)，羟值为400-580mgKOH/g。
所述水的用量以100份聚醚多元醇配方组合物计为6.0-20.0份，优选8.0-15.0份。
所述多异氰酸酯可以为脂肪族、环脂肪族、芳基脂肪族、芳香族多异氰酸酯及其衍生物；优选为芳香族多异氰酸酯，如甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯；特别优选多亚甲基多苯基多异氰酸酯，适宜的多亚甲基多苯基多异氰酸酯实例可选自PM200(万华化学)、M20S(Basf)、44V20(Bayer)、PAPI27(Dow)、MR-100(日本聚氨酯工业株式会社)，其粘度为200-400mPa.s(25℃)。
使用时，聚醚多元醇配方组合物与水加和后与多异氰酸酯的重量比为1.0:1.0-1.2。
所述助剂按照聚醚多元醇配方组合物100份计由如下物质组成：
所述的泡沫稳定剂为聚有机硅氧烷、有机聚硅氧烷-氧化烯共聚物或乙氧基化脂肪醇，优选有机聚硅氧烷-氧化烯共聚物；所用的泡沫稳定剂实例可选自美思德的AK8839A、AK8805、AK8818，迈图的L-6900、L6980中的一种，其用量以100份聚醚多元醇配方组合物计为0.5-2.0份。
所述的开孔剂为聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚、二甲基聚硅氧烷或聚氧化烯烃-聚硅氧烷；优选聚氧化烯烃-聚硅氧烷；所用的开孔剂实例可选自L-6188(迈图)、O-501(德国赢创)、AK-9901(美思德)、H-4001(中山东峻)中的一种，其用量以100份聚醚多元醇配方组合物计为1.0-3.0份。
所述的催化剂为叔胺化合物，所述的叔胺化合物为70％的双(二甲氨基乙基)醚与30％的一缩二丙二醇混合物(A-1)、五甲基二亚丙基三胺、五甲基二乙烯三胺、四甲基乙二胺、四甲基己二胺、三(二甲氨基丙基)胺、N,N-二甲基环己胺(DMCHA)、二甲基乙醇胺(DMEA)、二甲基苄胺(BDMA)中的一种、两种或两种以上任意比例混合，其用量为100份聚醚多元醇配方组合物计为2.0-5.0份。
所述的阻燃剂为液体阻燃剂，如卤代磷酸酯、磷酸酯、卤代有机物、阻燃聚醚多元醇，优选卤代磷酸酯、磷酸酯；所用的阻燃剂实例为三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)、三(二氯丙基)磷酸酯(TDCP)、甲基膦酸二甲酯(DMMP)、磷酸三乙酯(TEP)中的一种、两种或两种以上任意比例混合，其用量为100份聚醚多元醇配方组合物计为0-25.0份。
本发明中采用软泡聚醚多元醇与硬泡聚醚多元醇搭配使用，既有利于泡沫开孔，又可以使泡沫具有一定的强度。软泡聚醚多元醇与硬泡聚醚多元醇混合后若不加入乳化剂作用则二者相容性差，聚醚多元醇C采用生物基油为起始剂制备的聚醚多元醇可以很好的解决软泡聚醚多元醇与硬泡聚醚多元醇相容性差的问题；本发明中聚醚多元醇配方组合物与水混合后粘度(25℃)需与多异氰酸酯粘度(25℃)接近，才能便于上机操作，体系反应才能充分，进而保证泡沫尺寸稳定性，因此，对聚醚多元醇的粘度选择具有一定的要求。本发明制备得到的开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫的密度为7-16kg/m3，开孔率≥60％，其中泡沫密度按照GB/T6343-2009的方法来测定，开孔率的测定方式是按照GB/T10799-2008《硬质泡沫塑料开孔和闭孔体积百分率的测定》来测定聚氨酯的开孔体积百分数。
本发明工艺简单，原料成本低，具有可观的经济效益；本发明制备的开孔聚氨酯喷涂泡沫的开孔率达60％以上，密度很小，出方量高，不易收缩，可应用于内墙吸音材料、汽车车顶内饰材料、包装材料等；本发明为发泡剂替代工作提供了有效的技术支持。
具体实施方式
在本申请说明书中，除非另有明确说明，所有份基于重量。
测试：
在本申请中，泡沫密度按GB/T6343-2009试验方法进行测试；开孔率按GB/T10799-2008《硬质泡沫塑料开孔和闭孔体积百分率的测定》试验方法进行测试。
实施例1
一种全水低密度开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫，由以下重量份的材料组成：
所述聚醚多元醇A为GEP-330N(上海高桥)，聚醚多元醇B为MN-100(山东蓝星东大)，聚醚多元醇C为YNM-5112(山东一诺威)。
按照上述所示组成，以如下工序制备本发明的开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫：
(1)按照配方配料10kg与PM200(万达化学)以重量比1:1通过喷涂机喷洒在木制模具内，使其自由发泡；
(2)将泡沫置于常温下12h以上进行性能测试。
所得泡沫的物理性能示于表1中。
实施例2
一种全水低密度开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫，由以下重量份的材料组成：
所述聚醚多元醇A为MN-3050(山东蓝星东大)，聚醚多元醇B为RF-8310(佳化化学)，聚醚多元醇C为NL-4110(诺立化工)。
按照上述所示组成，以如下工序制备本发明的开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫：
(1)按照配方配料10kg与PM200(万达化学)以重量比1:1通过喷涂机喷洒在木制模具内，使其自由发泡；
(2)将泡沫置于常温下12h以上进行性能测试。
所得泡沫的物理性能示于表1中。
实施例3
一种全水低密度开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫，由以下重量份的材料组成：
所述聚醚多元醇A为FA-703(南京可利亚)，聚醚多元醇B为RF-8310(佳化化学)，聚醚多元醇C为YNM-5112(山东一诺威)。
按照上述所示组成，以如下工序制备本发明的开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫：
(1)按照配方配料10kg与M20S(Basf)以重量比1:1通过喷涂机喷洒在木制模具内，使其自由发泡；
(2)将泡沫置于常温下12h以上进行性能测试。
所得泡沫的物理性能示于表1中。
实施例4
一种全水低密度开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫，由以下重量份的材料组成：
所述聚醚多元醇A为F3156(万华化学)，聚醚多元醇B为MN-100(山东蓝星东大)，聚醚多元醇C为YNM-8110(山东一诺威)。
按照上述所示组成，以如下工序制备本发明的开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫：
(1)按照配方配料10kg与44V20(Bayer)以重量比1:1通过喷涂机喷洒在木制模具内，使其自由发泡；
(2)将泡沫置于常温下12h以上进行性能测试。
所得泡沫的物理性能示于表1中。
实施例5
一种全水低密度开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫，由以下重量份的材料组成：
所述聚醚多元醇A为330(海安石化)，聚醚多元醇B为MN-100(山东蓝星东大)，聚醚多元醇C为YNM-5112(山东一诺威)。
按照上述所示组成，以如下工序制备本发明的开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫：
(1)按照配方配料10kg与PAPI27(Dow)以重量比1:1通过喷涂机喷洒在木制模具内，使其自由发泡；
(2)将泡沫置于常温下12h以上进行性能测试。
所得泡沫的物理性能示于表1中。
实施例6
一种全水低密度开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫，由以下重量份的材料组成：
所述聚醚多元醇A为330(海安石化)，聚醚多元醇B为MN-100(山东蓝星东大)，聚醚多元醇C为YNM-5112(山东一诺威)。
按照上述所示组成，以如下工序制备本发明的开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫：
(1)按照配方配料10kg与PM200(万华化学)以重量比1:1通过喷涂机喷洒在木制模具内，使其自由发泡；
(2)将泡沫置于常温下12h以上进行性能测试。
所得泡沫的物理性能示于表1中。
实施例7
一种全水低密度开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫，由以下重量份的材料组成：
所述聚醚多元醇A为FA-703(南京可利亚)，聚醚多元醇B为RF-8310(佳化化学)，聚醚多元醇C为YD-4110S(河北亚东)。
按照上述所示组成，以如下工序制备本发明的开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫：
(1)按照配方配料10kg与PM200(万华化学)以重量比1:1.1通过喷涂机喷洒在木制模具内，使其自由发泡；
(2)将泡沫置于常温下12h以上进行性能测试。
所得泡沫的物理性能示于表1中。
实施例8
一种全水低密度开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫，由以下重量份的材料组成：
所述聚醚多元醇A为MN-3050(山东蓝星东大)，聚醚多元醇B为MN-100(山东蓝星东大)，聚醚多元醇C为YNW-5112(山东一诺威)。
按照上述所示组成，以如下工序制备本发明的开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫：
(1)按照配方配料10kg与PAPI27(Dow)以重量比1:1.2通过喷涂机喷洒在木制模具内，使其自由发泡；
(2)将泡沫置于常温下12h以上进行性能测试。
所得泡沫的物理性能示于表1中。
表1

Claims (9)

1.一种全水低密度开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫，其特征在于，由聚醚多元醇配方组合物、水和多异氰酸酯反应制得；其中聚醚多元醇配方组合物占反应物总重量的40％-50％。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯喷涂泡沫，其特征在于，所述聚醚多元醇配方组合物按照质量分数计包含如下物质：
3.根据权利要求2所述的聚氨酯喷涂泡沫，其特征在于，所述聚醚多元醇A是以甘油、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、三羟甲基丙烷中的一种、两种或两种以上物质为起始剂与氧化烯烃加成反应的产物；其官能度为2.0-3.0，粘度为300-1000mPa·s(25℃)，羟值为25-90mgKOH/g。
4.根据权利要求2所述的聚氨酯喷涂泡沫，其特征在于，所述聚醚多元醇B是以甘油、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丁二醇、二丙二醇、三羟甲基丙烷、山梨醇中的一种、两种或两种以上物质为起始剂与氧化烯烃加成反应的产物；其官能度为2.0-3.5，粘度为800-1500mPa·s(25℃)，羟值为120-350mgKOH/g。
5.根据权利要求2所述的聚氨酯喷涂泡沫，其特征在于，所述聚醚多元醇C是以蓖麻油或棕榈油与季戊四醇、三羟甲基丙烷、蔗糖、山梨醇、木糖醇、甲基葡萄糖苷中的一种或两种复合作为起始剂与氧化烯烃加成反应的产物；其官能度为4.0-6.5，粘度为3500-5000mPa·s(25℃)，羟值为400-580mgKOH/g。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯喷涂泡沫，其特征在于，所述水的用量以100份聚醚多元醇配方组合物计为6.0-20.0份。
7.根据权利要求6所述的聚氨酯喷涂泡沫，其特征在于，使用时，聚醚多元醇配方组合物与水加和后与多异氰酸酯的重量比为1.0:1.0-1.2。
8.根据权利要求2所述的聚氨酯喷涂泡沫，其特征在于，所述助剂按照聚醚多元醇配方组合物100份计由如下物质组成：
9.根据权利要求1所述的聚氨酯喷涂泡沫，其特征在于，所述开孔硬质聚氨酯喷涂泡沫的密度为7-16kg/m3，开孔率≥60％。
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