CN109096494A - 一种仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法 - Google Patents

一种仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法，包括以下步骤：1)将八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和高含氢硅油在酸性催化剂作用下，反应得到低含氢硅油；2)将二甘醇、环氧丙烷和环氧乙烷在碱性催化剂下，反应得到小分子二元醇聚醚分散剂；3)将低含氢量硅油、不饱和烃、烯丙醇聚醚、络合金属催化剂和小分子二元醇聚醚分散剂加入反应釜中，反应得到仿木聚氨酯泡沫稳定剂。本发明在制备过程添加了自制的小分子二元醇聚醚分散剂，其有助于促进各组分的良好分散，使反应过程的转化率更高，减少副反应的发生；在发泡过程中，可以降低体系的粘度，加强各组分在体系的相容性，弥补主体产品的不足，改善表皮的气泡。

Description

一种仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种仿木聚氨酯泡沫稳定剂，更具体的说，是涉及一种仿木聚氨酯泡沫稳定剂及其制备方法，该仿木聚氨酯泡沫稳定剂可应用于聚氨酯泡沫的发泡工艺中。
背景技术
聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品种之一，其具有多孔性、相对密度小和比强度高等优点。可通过调整使用的原料和配方，制成软质、半硬质和硬质聚氨酯泡沫塑料等。聚氨酯泡沫塑料应用范围十分广泛，几乎渗透到国民经济各部门，普遍应用于家具、床具、运输、冷藏、建筑、绝热等行业，成为不可缺少的材料之一。其中，聚氨酯软泡主要应用于家具、床具等家具用品行业，如沙发、座椅、靠背垫，床垫和枕头；聚氨酯硬泡主要用于绝热保温、冷藏冷冻设备、冷库、绝热板材、墙体保温、管道保温、储罐的绝热和仿木制品等。
聚氨酯泡沫稳定剂是聚氨酯泡沫发泡工艺中不可缺少的助剂之一，其可以使聚氨酯泡沫具有乳化性、成核性、流动性及稳定性。泡沫稳定剂能降低聚氨酯原料混合物的表面张力，在泡沫升起至熟化期间，其可以通过表面张力防止泡沫的热力学非稳态出现。但泡沫稳定剂在聚氨酯泡沫塑料发泡过程中所起的作用如乳化、成核、泡沫稳定及物料的流动性等是相互制约的，当泡沫稳定剂降低聚氨酯发泡体系的表面张力时，物料的乳化及流动性会提高，但这会使泡沫成核性和泡沫稳定性降低。
在聚氨酯硬泡领域，使用的发泡剂都存在一定的缺点，例如，早期曾经的发泡剂为CFC-11和HCFC类化合物，其含有对臭氧层有破坏作用的成分；类化合物HFC-245fa和环戊烷在使用方面也存在一定的限制，例如价格较高、具有可燃性。安全环保的全水聚氨酯仿木制品需求越来越大，但目前常用的仿木泡沫稳定剂在发泡的过程中存在较多的缺陷：白线、气孔、针眼、流动性不好等，市场上需要一种针对仿木制品缺陷的泡沫稳定剂。因此，现在急需开发一种安全环保、导热系数低的聚氨酯泡沫，同时在生产工艺上也具有简单易操作、减少对环境有害的污染物的排放并降低产品成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种导热系数低、表皮优异的仿木聚氨酯泡沫稳定剂及其制备方法，其制备过程减少修补环节，提高工作效率。
本发明所采取的技术方案为：一种仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法，所述聚氨酯泡沫具以下结构的化合物中的一种或多种的混合物，
式中，R1与R2分别为：
R1—CH2—CH2—(CH2)m—CH3
R2—CH2CH2CH2—(EO)a—(PO)b—R’
其中，x＝3-80，y＝1-15，z＝3-50，m＝2-20，a＝3-60，b＝0-60
R’为-OH、-CH3和-OC2H5；
该制备方法包括以下步骤：
1)将八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和高含氢硅油在酸性催化剂作用下，于30-80℃下反应4-12小时，得到含氢量为0.05-0.8％的低含氢硅油；
2)将二甘醇、环氧丙烷和环氧乙烷在碱性催化剂下，控制反应温度为90-130℃，反应压力为0.4Mpa下，反应6-8小时，当系统压力降至小于0.1Mpa时降温停止反应，中和过滤，得到小分子二元醇聚醚分散剂；
3)将步骤1)中合成的低含氢量硅油、不饱烃、烯丙醇聚醚、络合金属催化剂和步骤2)制备的小分子二元醇聚醚分散剂加入反应釜中，在反应温度为80-120℃，常压下，反应2-8小时，即得到仿木聚氨酯泡沫稳定剂。
在步骤2)中制备了小分子二元醇聚醚分散剂，并将其加入反应体系中，其在反应过程发挥了很多的作用，例如，在接枝反应，有助于促进各组分的良好分散，使反应过程的转化率更高，减少副反应的发生；发泡过程中，反应体系粘度较大，反应过程粘度增加较快，影响流动性，而添加制备的小分子二元醇聚醚分散剂可以使体系的粘度降低，加强各组分在体系的相容性，弥补主体产品的不足，改善表皮的气泡，发挥了增效协同效应。
其中，在上述化学结构中，EO为环氧乙烷，PO为环氧丙烷。
优选的，步骤1)中的八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和高含氢硅油投料摩尔比为1-50:0.1-3:0.1-0.8，酸性催化剂的质量是八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和高含氢硅油三者质量和的0.5％-6％。
优选的，所述酸性催化剂是强酸树脂或酸性白土。
优选的，步骤2)中的二甘醇、环氧乙烷和环氧丙烷的质量比为1:0.5-5:1-15。
优选的，步骤2)中的碱性催化剂是KOH或NaOH，碱性催化剂作为催化剂发挥作用，本领域技术人员可以根据具体的需要选择使用合适的用量。
优选的，步骤3)中的低含氢硅油、不饱和烃、烯丙醇聚醚和小分子二元醇聚醚分散剂的质量比为1:0.1-1.5:2-5:3-6。
优选的，所述不饱和烃为十二烯。
优选的，步骤3)中的络合金属催化剂是铂铑络合物，络合金属催化剂作为催化剂发挥作用，本领域技术人员可以根据具体的需要选择使用合适的用量。
优选的，步骤1)中的高含氢硅油的含氢量为1.56％。
本发明的有益效果是：(1)制备过程添加不饱和烃，有助于改善发泡流动性，减少气泡；(2)采用强酸树脂或酸性白土作为催化剂代替了现有技术中的硫酸，增加了操作的安全性，减少了生产成本；(3)添加了预先制备的小分子二元醇聚醚分散剂，在接枝反应时，有助于促进各组分的良好分散，使反应过程的转化率更高，减少副反应的发生；在发泡过程中，可以降低体系的粘度，加强各组分在体系的相容性，弥补主体产品的不足，改善表皮的气泡。
具体实施方式
实施例1
仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法包括以下步骤：
1)将100g八甲基环四硅氧烷、5.6g六甲基二硅氧烷、30.6g含氢量为1.56％的高含氢硅油和8g酸性白土加入反应釜中，加热到45℃反应12小时得到含氢量为0.35％的低含氢量硅油；
2)将20g二甘醇、90g环氧乙烷、280g环氧丙烷和0.6g KOH加入反应釜中，升温到110℃，控制压力为0.4Mpa，反应8小时，当釜内压力降到0.1Mpa，降温停止反应，中和过滤，得到小分子二元醇聚醚分散剂；
3)将50g步骤1)制备的0.35％低含氢硅油、8.5g十二烯、150g分子量1000的烯丙醇聚醚和200g步骤2)制得的小分子二元醇聚醚分散剂，加入反应釜中，加入10.5mg铂铑络合物，在110℃反应8小时，待没有多余的Si—H键后降温，得到主体分子量为11000的泡沫稳定剂。
实施例2
仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法包括以下步骤：
1)将100g八甲基环四硅氧烷、3.2g六甲基二硅氧烷、25.6g含氢量为1.56％的高含氢硅油和8g酸性白土加入反应釜中，加热到45℃反应12小时得到含氢量为0.31％的低含氢量硅油；
2)将20g二甘醇、100g环氧乙烷、200g环氧丙烷和0.6g KOH加入反应釜中，升温到110℃，控制压力为0.4Mpa，反应8小时，当釜内压力降到0.1Mpa，降温停止反应，中和过滤，得到小分子二元醇聚醚分散剂；
3)将步骤1)制备的50g 0.35％低含氢硅油、6.6g十二烯、140.4g分子量1000的烯丙醇聚醚和160g步骤2)制得的分子二元醇聚醚分散剂，加入反应釜中，加入9mg铂铑络合物，在110℃反应8小时，待没有多余的Si—H键后降温，得到主体分子量为15000的泡沫稳定剂。
实施例3
仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法包括以下步骤：
1)将100g八甲基环四硅氧烷、2.6g六甲基二硅氧烷、18.6g含氢量为1.56％的高含氢硅油和8g酸性白土加入反应釜中，加热到45℃反应12小时得到含氢量为0.35％的低含氢量硅油；
2)20g将二甘醇、100g环氧乙烷、200g环氧丙烷和0.6g KOH，加入反应釜中，升温到110℃，控制压力为0.4Mpa，反应8小时，当釜内压力降到0.1Mpa，降温停止反应，中和过滤，得到小分子二元醇聚醚分散剂；
3)将50g步骤1)制备的0.35％低含氢硅油、5.6g十二烯、104.5g分子量1000的烯丙醇聚醚和150g步骤2)制得的小分子二元醇聚醚分散剂，加入反应釜中，加入8.5mg铂铑络合物，在110℃反应8小时，待没有多余的Si—H键后降温，得到主体分子量为14800的泡沫稳定剂。
将实施例1-3制备的仿木聚氨酯泡沫稳定剂应用于聚氨酯泡沫的制品性中，所得结果如下表所示。

Claims (9)

1.一种仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯泡沫为具以下结构的化合物中的一种或多种的混合物，
式中，R1与R2分别为：
R1—CH2—CH2—(CH2)m—CH3
R2—CH2CH2CH2—(EO)a—(PO)b—R’
其中，x＝3-80，y＝1-15，z＝3-50，m＝2-20，a＝3-60，b＝0-60
R’为-OH、-CH3和-OC2H5；
该制备方法包括以下步骤：
1)将八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和高含氢硅油在酸性催化剂作用下，于30-80℃下反应4-12小时，得到含氢量为0.05-0.8％的低含氢硅油；
2)将二甘醇、环氧丙烷和环氧乙烷在碱性催化剂下，控制反应温度为90-130℃，反应压力为0.4Mpa下，反应6-8小时，当系统压力降至小于0.1Mpa时降温停止反应，中和过滤，得到小分子二元醇聚醚分散剂；
3)将步骤1)中合成的低含氢量硅油、不饱和烃、烯丙醇聚醚、络合金属催化剂和步骤2)制备的小分子二元醇聚醚分散剂加入反应釜中，在反应温度为80-120℃，常压下，反应2-8小时，即得到仿木聚氨酯泡沫稳定剂。
2.根据权利要求1所述的仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中的八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和高含氢硅油投料摩尔比为1-50:0.1-3:0.1-0.8，酸性催化剂的质量是八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和高含氢硅油三者质量和的0.5％-6％。
3.根据权利要求1或2所述的仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法，其特征在于，所述酸性催化剂是强酸树脂或酸性白土。
4.根据权利要求1所述的仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中的二甘醇、环氧乙烷和环氧丙烷的质量比为1:0.5-5:1-15。
5.根据权利要求1所述的仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中的碱性催化剂是KOH或NaOH。
6.根据权利要求1所述的仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中的低含氢硅油、不饱和烃、烯丙醇聚醚和小分子二元醇聚醚分散剂的质量比为1:0.1-1.5:2-5:3-6。
7.根据权利要求1或6所述的仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法，其特征在于，所述不饱和烃为十二烯。
8.根据权利要求1所述的仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中的络合金属催化剂是铂铑络合物。
9.根据权利要求1所述的仿木聚氨酯泡沫稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中的高含氢硅油的含氢量为1.56％。
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