CN109280146B - 一种超大太阳能热水器水箱用组合聚醚、聚氨酯及制备方法 - Google Patents

一种超大太阳能热水器水箱用组合聚醚、聚氨酯及制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种超大太阳能热水器水箱用组合聚醚、聚氨酯及制备方法，其发泡压力低于4000Pa，在生产特大水箱时不会产生水箱炸裂和填充不到位的问题，实现一枪注料。本申请的超大太阳能热水器水箱用组合聚醚包括下述重量份数的组分：聚醚多元醇组分70～90份，聚酯多元醇组分10～30份，催化剂2～3份，泡沫稳定剂2～3份，发泡剂20～25份，水0.8～1.5份，其中，聚醚多元醇组分由至少两种聚醚多元醇构成，聚醚多元醇满足羟值为310～400mgKOH/g，25℃下粘度为1100～12500mPa·s，水分含量小于0.20％，聚酯多元醇组分为基于二‑邻苯酐二甲酸酐的聚酯多元醇和基于邻苯二甲酸酐的聚酯多元醇中的至少一种，聚酯多元醇满足羟值300～330mgKOH/g，粘度在25℃时不大于2000～3000mPa.s，水分含量不大于0.15％，泡沫稳定剂为硅油。

Description

一种超大太阳能热水器水箱用组合聚醚、聚氨酯及制备方法
技术领域
本申请涉及聚氨酯技术领域，具体来说，本申请涉及一种超大太阳能热水器水箱用组合聚醚、聚氨酯及制备方法。
背景技术
聚氨酯硬质泡沫作为保温材料已经在不同行业得到了推广，并且得到广大消费者的认可。尤其是，聚氨酯硬质泡沫已经在太阳能水箱的保温领域中使用了多年。
近年来，由于市场需求量大，太阳能热水器行业得到迅速发展。但是太阳能行业的年产量目前处于弱势阶段，为了提高生产效率、降低综合成本，各大厂家均在做工艺调整。现在大多数厂家发现将以往的多枪注料改变为一枪注料可以提升注料效率，但此工艺只适合制造支管数量不大于24的水箱(容量不大于240L)上。一旦将此工艺应用在制造30管、甚至36管等特大水箱时，一枪注料往往会出现水箱炸裂、水箱顶部物料填充不到位、顶部管口存在缺陷等问题。这样就为生产厂家带来了极大的困扰。
为此，现在开发一种适用30管、36管等特大水箱的组合聚醚、聚氨酯就成为了一种需求。
发明内容
本申请之目的在于提供一种超大太阳能热水器水箱用组合聚醚、聚氨酯及制备方法，从而解决上述现有技术中的技术问题。本申请提供的聚氨酯发泡压力低于4000Pa，在生产特大水箱时不会产生水箱炸裂和填充不到位的问题，实现一枪注料。
在第一方面中，本发明提供了一种超大太阳能热水器水箱用组合聚醚，具有这样的特征，包括下述重量份数的组分：聚醚多元醇组分70～90份，聚酯多元醇组分10～30份，催化剂2～3份，泡沫稳定剂2～3份，发泡剂20～25份，水0.8～1.5份，其中，聚醚多元醇组分由至少两种聚醚多元醇构成，聚醚多元醇满足以下条件：羟值为310～400mgKOH/g，25℃下粘度为1100～12500mPa·s，水分含量小于0.20％，聚酯多元醇组分为基于二-邻苯酐二甲酸酐的聚酯多元醇和基于邻苯二甲酸酐的聚酯多元醇中的至少一种，聚酯多元醇满足以下条件：羟值300～330mgKOH/g，粘度在25℃时不大于2000～3000mPa.s，水分含量不大于0.15％。
在本发明提供的超大太阳能热水器水箱用组合聚醚中，还可以具有这样的特征：其中，聚醚多元醇为YD6205、YD8310、YD1050、NJ-410HN、SD7100中的任意一种，聚酯多元醇为聚酯多元醇PS3152、PS2412中的任意一种。
在本发明提供的超大太阳能热水器水箱用组合聚醚中，还可以具有这样的特征：其中，催化剂为五甲基二乙烯三胺、N,N-二甲基环己胺、Dabco BX405、N,N-二甲基苄胺、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚、1,3,6-三(二甲氨基丙基)六氢三嗪、2-羟基-N,N,N-三甲基-1-丙胺的甲酸盐中至少一种。
在本发明提供的超大太阳能热水器水箱用组合聚醚中，还可以具有这样的特征：其中，泡沫稳定剂为B8545、AK-8832和AK-8861中的至少一种。
在本发明提供的超大太阳能热水器水箱用组合聚醚中，还可以具有这样的特征：其中，发泡剂为发泡剂HCFC-141b。
本发明还提供了一种聚氨酯的制备方法，具有这样的特征，包括：将上述超大太阳能热水器水箱用组合聚醚与异氰酸酯在20～25℃下以1:1～1:1.2的重量比混合均匀，优选1:1，采用发泡机发泡并进行注料，成型后即得到聚氨酯。
在本发明提供的聚氨酯的制备方法，还具有这样的特征：其中，异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
在本发明提供的聚氨酯的制备方法，还具有这样的特征：其中，组合聚醚与异氰酸酯的质量比为1:1。
在本发明提供的聚氨酯的制备方法，还具有这样的特征：其中，组合聚醚与异氰酸酯通过搅拌混合均匀，搅拌的转速为2500～3500r/s(转/秒)。
在第二方面中，本发明还提供了一种聚氨酯，具有这样的特征：其中，采用上述制备方法制备而成。
与现有技术相比，本申请的有益效果在于对聚醚多元醇的种类进行调节，并利用硅油的流动特性，实现泡沫的生产过程中侧向膨胀力变小，使得物料在反应过程中释放的生长压力较小，其发泡压力小于4000Pa，避免在生产30管、36管等特大水箱时，水箱发生炸裂、水箱顶部物料填充不到位、顶部管口存在缺陷等问题。
具体实施方式
除非另有说明、从上下文暗示或属于现有技术的惯例，否则本申请中所有的份数和百分比都基于重量，且所用的测试和表征方法都是与本申请的提交日期同步的。在适用的情况下，本申请中涉及的任何专利、专利申请或公开的内容全部结合于此作为参考，且其等价的同族专利也引入作为参考，特别这些文献所披露的关于本领域中的合成技术、产物和加工设计、聚合物、共聚单体、引发剂或催化剂等的定义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。
本申请中的数字范围是近似值，因此除非另有说明，否则其可包括范围以外的数值。数值范围包括以1个单位增加的从下限值到上限值的所有数值，条件是在任意较低值与任意较高值之间存在至少2个单位的间隔。例如，如果记载组分、物理或其它性质(如分子量，熔体指数等)是100至1000，意味着明确列举了所有的单个数值，例如100，101,102等，以及所有的子范围，例如100到166,155到170,198到200等。对于包含小于1的数值或者包含大于1的分数(例如1.1，1.5等)的范围，则适当地将1个单位看作0.0001，0.001，0.01或者0.1。对于包含小于10(例如1到5)的个位数的范围，通常将1个单位看作0.1.这些仅仅是想要表达的内容的具体示例，并且所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能的组合都被认为清楚记载在本申请中。本申请内的数值范围尤其提供了各种共聚单体在丙烯酸酯共聚物中的含量，各种组分在光刻胶组合物中的含量，合成丙烯酸酯时的温度，以及这些组分的各种特征和性质。
关于化学化合物使用时，除非明确地说明，否则单数包括所有的异构形式，反之亦然(例如，“己烷”单独地或共同地包括己烷的全部异构体)。另外，除非明确地说明，否则用“一个”，“一种”或“该”形容的名词也包括其复数形式。
术语“包含”，“包括”，“具有”以及它们的派生词不排除任何其它的组分、步骤或过程的存在，且与这些其它的组分、步骤或过程是否在本申请中披露无关。为消除任何疑问，除非明确说明，否则本申请中所有使用术语“包含”，“包括”，或“具有”的组合物可以包含任何附加的添加剂、辅料或化合物。相反，除了对操作性能所必要的那些，术语“基本上由……组成”将任何其他组分、步骤或过程排除在任何该术语下文叙述的范围之外。术语“由……组成”不包括未具体描述或列出的任何组分、步骤或过程。除非明确说明，否则术语“或”指列出的单独成员或其任何组合。
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，采用以下实施例对本发明超大太阳能热水器水箱用组合聚醚、聚氨酯及制备方法作具体阐述。
在本文中，超大太阳能热水器水箱指容量大于240升，或者标准管数为24管以上的太阳能热水器。在一种特别优选的实施方式中，超大太阳能热水器水箱包括30管、36管太阳能热水器水箱。
在下述各个实施例中，各个原料的来源以及性能参数如下：
聚醚多元醇YD6205由河北亚东化工集团有限公司生产，羟值365～395mgKOH/g，粘度在25℃时2000～3000mPa.s，水分含量不大于0.10％，pH值为5-8，酸值不大于0.15mgKOH/g。
聚醚多元醇YD8310、由河北亚东化工集团有限公司生产，羟值310～330mgKOH/g，粘度在25℃时1100～1500mPa.s，水分含量不大于0.15％，pH值为5～8，酸值不大于0.15mgKOH/g。
聚醚多元醇YD1050由河北亚东化工集团有限公司生产，羟值360～400mgKOH/g，粘度在25℃时10000～12500mPa.s，水分含量不大于0.15％，酸值不大于0.15mgKOH/g。
聚醚多元醇NJ-410HN由句容宁武化工有限公司生产，羟值310～370，粘度在25℃时不大于12000mPa.s，水分含量不大于0.15％。
聚醚多元醇SD7100由上海东大化学有限公司生产，羟值360～400mgKOH/g，粘度在25℃时不大于11500mPa.s，水分含量不大于0.10％，酸值不大于0.30mgKOH/g。
基于二-邻苯酐二甲酸酐的聚酯多元醇采用斯泰潘(南京)化学有限公司生产的聚酯多元醇PS3152，基于邻苯二甲酸酐的聚酯多元醇采用斯泰潘(南京)化学有限公司生产的聚酯多元醇PS2412。
聚酯多元醇PS3152羟值300～330mgKOH/g，粘度在25℃时不大于2000～3000mPa.s，水分含量不大于0.15％，酸值2.0-3.0mgKOH/g，密度在25℃为1.24g/cm3。
聚酯多元醇PS2412羟值300～330mgKOH/g，粘度在25℃时不大于2000～3000mPa.s，水分含量不大于0.15％，酸值不大于2.0mgKOH/g，密度在25℃为1.24g/cm3。
催化剂五甲基二乙烯三胺(POLYACAT 5)、N,N-二甲基环己胺(POLYACAT 8)、DabcoBX405、N,N-二甲基苄胺(BDMA)、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)、1,3,6-三(二甲氨基丙基)六氢三嗪(POLYCAT 41)、2-羟基-N,N,N-三甲基-1-丙胺的甲酸盐(TMR-2)均由气体化工产品(中国)投资有限公司(空气化工产品(中国)投资有限公司)生产。
泡沫稳定剂硅油B8545由赢创德固赛(中国)有限公司生产，泡沫稳定剂硅油AK-8832和泡沫稳定剂硅油AK-8861均由江苏美思德化学股份有限公司生产。
多苯基多亚甲基多异氰酸酯(简称PAPI)由德国拜耳公司生产。
实施例1
一种超大太阳能热水器水箱用组合聚醚，包括下述重量份数的组分：聚醚多元醇组分70～90份，聚酯多元醇组分10～30份，催化剂2～3份，泡沫稳定剂2～3份，发泡剂20～25份，水0.8～1.5份。
其中，聚醚多元醇组分由30份聚醚多元醇YD6205、30份YD8310以及20份NJ-410HN构成。
聚酯多元醇组分为20份PS-3152。
催化剂为0.2份POLYACAT 5、1.5份POLYACAT 8、1份BDMA以及0.3份DMP-30。
泡沫稳定剂为3份硅油B8545。
水为1.5份去离子水。
发泡剂为20份市售发泡剂。
一种聚氨酯的制备方法，该聚氨酯特别用作为超大太阳能热水器水箱，其包括下述步骤：
取1份上述组合聚醚先混合均匀(向聚醚多元醇、聚酯多元醇中依次加入催化剂、泡沫稳定剂、水和发泡剂)，再与1份PAPI至于聚四氟乙烯杯中，控制料温25℃，以2500r/s的转速搅拌8s，倒入FORMAT测试仪中自由发泡成型后，即得聚氨酯。
实施例2
一种超大太阳能热水器水箱用组合聚醚，包括下述重量份数的组分：聚醚多元醇组分70～90份，聚酯多元醇组分10～30份，催化剂2～3份，泡沫稳定剂2～3份，发泡剂20～25份，水0.8～1.5份。
其中，聚醚多元醇组分由35份YD6205，40份YD1050以及15份NJ-410HN构成。
聚酯多元醇组分为10份PS-2412。
催化剂为0.2份POLYACAT 5、0.8份POLYACAT 8、1份BDMA以及0.5份POLYCAT41。
泡沫稳定剂为2份硅油AK-8832。
水为0.8份去离子水。
发泡剂为25份市售发泡剂。发泡剂为发泡剂HCFC-141b。
一种聚氨酯的制备方法，该聚氨酯特别用作为超大太阳能热水器水箱，其包括下述步骤：
取1份上述组合聚醚先混合均匀(向聚醚多元醇、聚酯多元醇中依次加入催化剂、泡沫稳定剂、水和发泡剂)，再与1份PAPI至于聚四氟乙烯杯中，控制料温20℃，以3000r/s的转速搅拌8s，倒入发泡机中自由发泡成型后，即得聚氨酯。
实施例3
一种超大太阳能热水器水箱用组合聚醚，包括下述重量份数的组分：聚醚多元醇组分70～90份，聚酯多元醇组分10～30份，催化剂2～3份，泡沫稳定剂2～3份，发泡剂20～25份，水0.8～1.5份。
其中，聚醚多元醇组分由30份YD6205，25份YD1050以及30份SD7100构成。
聚酯多元醇组分为15份PS-2152。
催化剂为0.1份POLYACAT 5、0.5份Dabco BX405、1份BDMA、0.2份DMP-30以及0.2份TMR-2。
泡沫稳定剂为2.5份硅油AK-8861。
水为1.1份去离子水。
发泡剂为22份市售发泡剂。发泡剂为发泡剂HCFC-141b。
一种聚氨酯的制备方法，该聚氨酯特别用作为超大太阳能热水器水箱，其包括下述步骤：
取1份上述组合聚醚先混合均匀(向聚醚多元醇、聚酯多元醇中依次加入催化剂、泡沫稳定剂、水和发泡剂)，再与1份PAPI至于聚四氟乙烯杯中，控制料温23℃，以3500r/s的转速搅拌8s，倒入发泡机中自由发泡成型后，即得聚氨酯。
实施例4
一种超大太阳能热水器水箱用组合聚醚，包括下述重量份数的组分：聚醚多元醇组分70～90份，聚酯多元醇组分10～30份，催化剂2～3份，泡沫稳定剂2～3份，发泡剂20～25份，水0.8～1.5份。
其中，聚醚多元醇组分由40份聚醚多元醇YD6205、30份SD7100构成。
聚酯多元醇组分为15份PS-2412、15份PS-3152构成。
催化剂为0.1份POLYACAT 5、0.6份Dabco BX405、1份BDMA、0.1份DMP-30以及0.3份TMR-2。
泡沫稳定剂为2份硅油AK-8832。
水为1.3份去离子水。
发泡剂为20份市售发泡剂。
一种聚氨酯的制备方法，该聚氨酯特别用作为超大太阳能热水器水箱，其包括下述步骤：
取1份上述组合聚醚先混合均匀(向聚醚多元醇、聚酯多元醇中依次加入催化剂、泡沫稳定剂、水和发泡剂)，再与1份PAPI至于聚四氟乙烯杯中，控制料温25℃，以2500r/s的转速搅拌8s，倒入FORMAT测试仪中自由发泡成型后，即得聚氨酯。
对比例1：
上海东大聚氨酯有限公司生产的并在售的用于超大太阳能热水器水箱中组合聚醚多元醇，型号为DTY-202HP。
对实施例1～4制得的产品进行效果测试，结果如下表1所示。
表1实施例1-4中相关数据对比
Figure BDA0001811081960000081
由上表可以看出，本实施例1-4中得到的聚氨酯在保证了自由泡密度、尺寸稳定性、导热系数、闭孔率以及压缩强度等特性不受损失的情况下，发泡压力均小于4000Pa，远远低于对比例的9450Pa。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的超大太阳能热水器水箱用组合聚醚、聚氨酯及制备方法，因为包括下述重量份数的组分：聚醚多元醇组分70～90份，聚酯多元醇组分10～30份，催化剂2～3份，泡沫稳定剂2～3份，发泡剂20～25份，水0.8～1.5份，所以，本实施例的超大太阳能热水器水箱用组合聚醚、聚氨酯及制备方法对聚醚多元醇的种类进行调节，并利用硅油的流动特性，实现泡沫的生产过程中侧向膨胀力变小，使得物料在反应过程中释放的生长压力较小，其发泡压力小于4000Pa，避免在生产30管、36管等特大水箱时，水箱发生炸裂、水箱顶部物料填充不到位、顶部管口存在缺陷等问题。
上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。

Claims (9)

1.一种超大太阳能热水器水箱用组合聚醚，其特征在于，包括下述重量份数的组分：30份聚醚多元醇YD6205、30份聚醚多元醇YD8310以及20份聚醚多元醇NJ-410HN；20份聚酯多元醇PS-3152；0.2份催化剂POLYACAT 5、1.5份催化剂POLYACAT 8、1份催化剂BDMA以及0.3份催化剂DMP-30；3份泡沫稳定剂硅油B8545；1.5份去离子水；以及20份市售发泡剂HCFC-141b。
2. 一种超大太阳能热水器水箱用组合聚醚，其特征在于，包括下述重量份数的组分：35份聚醚多元醇YD6205，40份聚醚多元醇YD1050以及15份聚醚多元醇NJ-410HN；10份聚酯多元醇PS-2412；0.2份催化剂POLYACAT 5、0.8份催化剂POLYACAT 8、1份催化剂BDMA以及0.5份催化剂POLYCAT 41；2份泡沫稳定剂硅油AK-8832；0.8份去离子水；以及25份市售发泡剂HCFC-141b。
3. 一种超大太阳能热水器水箱用组合聚醚，其特征在于，包括下述重量份数的组分：30份聚醚多元醇YD6205，25份聚醚多元醇YD1050以及30份聚醚多元醇SD7100；15份聚酯多元醇PS-2152；0.1份催化剂POLYACAT 5、0.5份催化剂Dabco BX405、1份催化剂BDMA 、0.2份催化剂DMP-30 以及0.2份催化剂TMR-2；2.5份泡沫稳定剂硅油AK-8861；1.1份去离子水；以及22份市售发泡剂HCFC-141b。
4. 一种超大太阳能热水器水箱用组合聚醚，其特征在于，包括下述重量份数的组分：40份聚醚多元醇YD6205和30份聚醚多元醇SD7100；15份聚酯多元醇PS-2412和15份聚酯多元醇PS-3152；0.1份催化剂POLYACAT 5、0.6份催化剂Dabco BX405、1份催化剂BDMA 、0.1份催化剂DMP-30以及0.3份催化剂TMR-2；2份泡沫稳定剂硅油AK-8832；1.3份去离子水；以及20份市售发泡剂HCFC-141b。
5. 一种聚氨酯的制备方法，其特征在于，其包括将如权利要求1～4中任一项所述超大太阳能热水器水箱用组合聚醚与异氰酸酯在20~25℃下以 1:1～1:1.2的重量比混合均匀，采用发泡机发泡并进行注料，成型后即得到聚氨酯。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述组合聚醚与所述异氰酸酯的质量比为1:1。
8. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述组合聚醚与异氰酸酯通过搅拌混合均匀，所述搅拌的转速为2500~3500 r/s。
9.一种聚氨酯，其特征在于，采用如权利要求5~8中任意一项的所述制备方法制备而成。
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