CN110054752A - 一种低密度硬质聚氨酯泡沫及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低密度硬质聚氨酯泡沫，由组分A和组分B各自预先混后，再共同混合后发泡制备而成；其中，按重量份计，组分A包括：(1)复合多元醇，100份；(2)环戊烷，5～15份；(3)胺催化剂，1.5～6份；(4)硅表面活性剂，1～5份；(5)水，0.8～2.5份；组合B包括：(1)丁烷，1～10份；(2)异氰酸酯，120～220份；上述各原料均以100份复合多元醇为基准。制备方法，包括以下步骤：(1)配制组分A；(2)配制组分B；(3)将组分A与组分B注入密闭模具中，充分反应，经脱模后即可得到硬质聚氨酯泡沫。上述技术对环境友好、性能优异的低密度硬质聚氨酯泡沫及其制备方法。

Description

一种低密度硬质聚氨酯泡沫及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低密度硬质聚氨酯泡沫及其制备方法，更具体地说，涉及一种以环戊烷和丁烷为发泡剂的低密度硬质聚氨酯泡沫及其制备方法
背景技术
硬质聚氨酯泡沫(以下简称硬泡)是由多异氰酸酯与多元醇在催化剂和其他助剂的存在下经加成聚合反应而制成的，具有隔热性能优异、隔音、绝缘、质轻、比强度高、加工性能良好等特点，被广泛用作保温保冷材料。为了达到更好的绝热保温效果，需向泡沫材料中加入一定量的低沸点、低导热系数的物理发泡剂。不幸的是，传统的聚氨酯发泡剂一氟三氯甲烷(CFC-11)会严重破坏臭氧层。1987年《蒙特利尔议定书》签订后，各国纷纷展开了CFC-11替代发泡剂的研究。1997年《京都议定书》签订后，人们开始同时注重保护臭氧层和减少温室效应，期望开发出零臭氧消耗潜值(ODP)和零全球变暖潜值(GWP)的新型发泡剂来应对全球日益严重的环境问题。
与卤代烃类发泡剂相比，烷烃类发泡剂(如戊烷、丁烷等)无卤素原子，ODP为零，GWP近似为零，对环境友好，价格相对低廉，是理想的发泡剂替代方案之一。
烷烃类发泡剂中，使用最多的是环戊烷，它已经在家用电器、建筑保温、集装箱行业等领域获得了广泛应用。值得注意的是，环戊烷沸点高达49℃，因而在低温环境下易冷凝，且环戊烷具有增塑性，冷凝后的环戊烷会对泡沫产生一定的溶胀作用，致使泡沫变形，尺寸稳定性较差。为确保环戊烷发泡泡沫具有足够的力学强度以应对这种变形，技术人员一般通过增加投料量来加大泡沫密度，从而提高泡沫尺寸稳定性，这无疑会增加生产成本。丁烷在多元醇中溶解性差，较少用于聚氨酯硬泡，并且沸点偏低，其中，正丁烷的沸点为-0.5℃，异丁烷的沸点-11.73℃，它们对操作工艺的要求更严格，发泡时它们容易迅速从反应物料中逸出，造成泡沫表面气孔增多，这会对泡沫性能带来不利影响。
传统的制备硬质聚氨酯泡沫的方法是先将发泡剂和复合多元醇进行预混，再与多异氰酸酯反应而制得泡沫。该工艺方法存在的缺陷是：低沸点的发泡剂在多元醇中的溶解度有限，实际的工艺操作困难，发泡剂很容易从反应液中逸出，导致泡沫密度升高且表面气孔增多，泡沫性能较差。
发明内容
本发明旨在解决现有环戊烷发泡技术的不足，首先提供一种对环境友好、性能优异的低密度硬质聚氨酯泡沫。
具体的技术方案为：
一种低密度硬质聚氨酯泡沫，由组分A和组分B各自预先混合均匀，再将组分A和组分B混合后，经机械混合均匀、发泡制备而成；其中，按重量份计，
组分A包括：
(1)复合多元醇，100份，羟值为250～550mg KOH/g；
(2)环戊烷，5～15份；
(3)胺催化剂，1.5～6份；
(4)硅表面活性剂，1～5份；
(5)水，0.8～2.5份；
组合B包括：
(1)丁烷，1～10份；
(2)异氰酸酯，120～220份；
上述各原料均以100份复合多元醇为基准。即制备该低密度硬质聚氨酯泡沫的各原料均以100份复合多元醇为基准。
本申请将环戊烷和丁烷用作共发泡剂，将环戊烷和复合多元醇混合制成组分A，将丁烷和异氰酸酯混合制成组分B，再将两组分进行充分混合反应，制备低密度的聚氨酯泡沫。与传统制备工艺相比，采用本申请技术方案可以降低泡沫的稳定密度(即保证泡沫尺寸稳定性符合要求时的最小密度)，还能够提高反应物料体系中烷烃类发泡剂的最大允许添加量，因而，与环戊烷发泡体系(一般冰箱用硬泡配方中环戊烷的用量约为14重量份，而水的用量约为2重量份)相比，本申请可以将水的用量降低至0.8重量份。本领域技术人员所公知的，异氰酸酯与水反应生成的脲基脆性大，使得泡沫的尺寸稳定性变差，和基材的粘结性能劣化；同时，二者反应生成的CO2气相热导率偏高，会导致泡沫导热系数偏高，绝热性能不理想。
本申请发现，经改性后异氰酸酯的粘度会增大，这将不利于组分A和组分B之间的加工和混合，但是加入一定量的丁烷可以有效降低组分B的粘度，使组分B能够保持良好的加工性能。
所述组分A中，复合多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇、植物油基多元醇或聚碳酸酯多元醇中的至少一种，按重量份计，100份复合多元醇包括：聚醚多元醇0～100份且羟值为120～600mg KOH/g，聚酯多元醇0～100份且羟值为100～450mg KOH/g，植物油基多元醇0～40份且羟值为350～650mg KOH/g，聚碳酸酯多元醇0～20份且羟值为30～450mg KOH/g。
羟值降低，分子链加长，泡沫强度降低，这样要达到规定的强度需要增加泡沫密度。反之，羟值太高，分子链过短，泡沫脆性大，易断裂，且泡沫和基材的粘结性变差。
进一步，上述低密度硬质聚氨酯泡沫中，
所述聚醚多元醇是由活性氢起始剂和氧化烯烃反应而成，其中，氧化烯烃选自氧化丙烯、氧化乙烯或氧化丁烯中的至少一种。该活性氢起始剂选自含活泼氢的化合物，例如：蔗糖、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇、木糖醇、甘露醇、甲基葡萄糖、乙二胺、三乙醇胺或甲苯二胺中的一种或两种以上的混合物。
氧化乙烯有利于改善多元醇和水的相容性，氧化丁烯可以改善多元醇和环戊烷的相容性，氧化丙烯起到平衡兼容的作用。
上述低密度硬质聚氨酯泡沫中，所述聚酯多元醇选自脂肪族聚酯多元醇和/或芳香族聚酯多元醇，该聚酯多元醇是由低分子醇和低分子酸(酐)缩合而成，其中，低分子醇可以选自乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丙三醇或三羟甲基丙烷中的至少一种；低分子酸(酐)可以选自顺酐、已二酸、苯二甲酸酐、苯二甲酸、苯二甲酸酯中的至少一种。
含有苯环结构的多元醇对改善泡沫强度和导热系数都有帮助。但是，一般而言，它们的粘度高，活性大，在配方中的用量受限，特别是在复杂模腔中的发泡配方中。
上述低密度硬质聚氨酯泡沫中，所述组分B中，丁烷为正丁烷或异丁烷，或正丁烷和异丁烷以任意比例组成的混合物。
与环戊烷相比，丁烷的沸点相对较低，低温下能够使泡沫仍具有良好的泡孔内压，能够明显改善泡沫的低温尺寸稳定性，降低环戊烷发泡体系泡沫的密度，进而降低泡沫成本。
上述低密度硬质聚氨酯泡沫中，所述组分A中的胺催化剂选自中五甲基二亚乙基三胺、二甲基苄胺、二甲基环己胺、N-甲基二环己基胺、三亚乙基二胺、四甲基乙二胺、四甲基己二胺、N-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、双(二甲氨基乙基)醚、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚和2-羟基丙基三甲基甲酸铵盐中的任意两种或两种以上的混合物。
上述催化剂通过复配能够保证反应平衡稳定地进行。
上述低密度硬质聚氨酯泡沫中，所述组分B中的异氰酸酯的异氰酸酯基(NCO)的质量分数为16.0％～31.0％。
1、异氰酸酯经改性后能够改善其和多元醇之间的兼容性——多元醇极性较大，一般偏向于水溶性，而未改性的异氰酸酯为油溶性，两者兼容性较差。
2、能够改善反应的平稳性，改性后NCO的活性下降，可以向反应体系中加入更多的催化剂，促使泡沫的生产效率提升。
上述低密度硬质聚氨酯泡沫中，所述异氰酸酯是可以由异氰酸酯反应物与异氰酸酯经预聚反应而得到的改性异氰酸酯，其中，所述异氰酸酯反应物的官能度为2～3，异氰酸酯反应物选自聚碳酸酯二醇、聚酯多元醇或聚醚多元醇中的至少一种。
通过对异氰酸酯进行改性，降低多异氰酸酯的反应活性，促使反应平稳进行，从而改善泡沫综合性能；可以向反应体系中加入更多的催化剂，大大提高泡沫的生产效率。经研究还发现，改性异氰酸酯的应用可以提高异氰酸酯与多元醇的兼容性。但是经改性后异氰酸酯的粘度增大，不利于组分A和组分B之间的加工和混合，而本申请技术方案中组分B内丁烷的存在可以有效降低组分B的粘度，使组分B的流动性能与组分A的相当，使组分B能够保持良好的加工性能，改善反应液的流动性能，从而提高泡沫强度，减少灌注量。
上述低密度硬质聚氨酯泡沫中，所述异氰酸酯反应物中的聚碳酸酯多元醇选自羟值为30～400mg KOH/g的聚碳酸酯多元醇，聚醚多元醇选自羟值为200～500mg KOH/g的聚醚多元醇，聚酯多元醇选自羟值为150～400mg KOH/g的聚酯多元醇。
采用本申请的异氰酸酯反应物对异氰酸酯进行改性，既有利于改善异氰酸酯与多元醇之间的相容性，又能保证泡沫具有足够的力学强度，有利于降低泡沫的稳定密度。
上述低密度硬质聚氨酯泡沫中，所述异氰酸酯反应物中的聚碳酸酯多元醇是由二氧化碳和氧化烯烃反应而成，其中，氧化烯烃选自氧化丙烯、氧化乙烯或氧化丁烯中的至少一种。
碳酸酯多元醇分子结构中含有大量的羰基，分子间内聚能大，能够为泡沫材料带来优良的力学性能，可以提高泡沫强度，从而降低泡沫的稳定密度，但其粘度偏高，会使反应物料的粘度明显上升，操作性下降。当在组分A中采用聚碳酸多元醇时，本发明通过提高组分A的温度，改善操作性和机械混合性能。一般地，组分A中碳酸酯多元醇用量为0-20重量份。当在组分B中采用聚碳酸酯多元醇改性异氰酸酯是，通过向组分B中加入丁烷，降低组分B的粘度，改善组分B的操作性能。
上述低密度硬质聚氨酯泡沫中，所述组分A中的硅表面活性剂，具体地，可选自市售的，如迈图公司的Niax L-6884，Niax L-6988；Niax L-6863，Niax L-6891，Niax L-6988，Niax L-6952等；美思德公司的AK8860，AK8863，AK8805，AK8810，AK8818，AK8830等。
本领域普通技术人员还可根据需要同时或单独添加可选的其他助剂来获得更佳的使用性能，例如，抗老化剂、增塑剂、防腐剂、杀菌剂、成核剂、抗静电剂、阻燃剂、烟雾抑制剂、交联剂、颜料、填料等。
其次本申请还提供上述低密度硬质聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制组分A：按设定比例将复合多元醇、环戊烷、胺催化剂、硅表面活性剂和水加入到混合釜中，搅拌均匀，得组分A，料温控制为25～41℃；
(2)配制组分B：按设定比例将丁烷、异氰酸酯输送至混合器，混合均匀，得组分B，料温控制为5～20℃；
(3)混合注射：将组分A与组分B通过高压机枪头混合注入密闭模具中，充分反应，模温控制为35～50℃，发泡物料在模具中过填充系数为105％～135％，经脱模后即可得到硬质聚氨酯泡沫。
在生产硬质聚氨酯泡沫时，反应料液温度低时，物料粘度大，发泡时混合效果差；反应料液温度高时，物料粘度低，发泡时混合效果改善，但反应料液温度高会导致发泡反应速度大幅度加快，影响在复杂模腔中的充填性能。另外，温度过高会使得低沸点的发泡剂迅速汽化，物料起发过快，容易使泡沫内部形成较大空洞，造成泡沫缺陷。
同一操作温度下，含有环戊烷的组分A和含有丁烷的组分B，它们发泡剂的逸出速率和物料的流动性均不匹配，两者混合后发泡效果变差，引起泡沫性能下降。本发明中含有环戊烷的组分A的料温被控制为25～41℃，含有丁烷的组分B的料温被控制为5～20℃，通过严格地限制各组分的料温能够有效地发挥出不同发泡剂之间，尤其是沸点差值大的不同发泡剂之间的协同作用。提高组分A的料温，降低组分B的料温，使得二者混合效果更佳，二者之间的反应平稳进行，能够有效减缓丁烷的逸出速度，改善泡沫性能，减少泡沫表面气孔，使泡沫在低温下仍能保持良好的尺寸稳定性，从而有效减少灌注量，降低泡沫密度。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1、本发明制备的硬质聚氨酯泡沫密度分布均匀，比强度高，在低温下依然具有良好的尺寸稳定性，能有效减少灌注量，降低成本，制得低密度泡沫；
2、本发明通过改进制备工艺，降低组分B的料液温度，能够大幅度降低泡沫的表面气孔率，改善泡沫的表面性能；
3、本发明制备的硬质聚氨酯泡沫的泡孔细密，导热系数低，隔热保温性能良好；
4、本发明可以减少配方中水的重量份，制备出绝热性能优异、力学性能良好的硬质聚氨酯泡沫；
5、本发明制备的硬质聚氨酯泡沫以环戊烷、丁烷为物理发泡剂，ODP为零，GWP极低，对环境友好。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明的内容作进一步详述，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。实施例中未注明具体技术或条件的，可按照本领域内的公知技术进行。
本发明中泡沫的密度、导热系数、压缩强度、膨胀率以及高低温尺寸变化率分别按照国家标准GB/T 6343-2009、GB/T 3399-1982、GB/T 8813-2008、GB/T 20673-2006、GB/T8811-2008进行测定，其中，整体密度是指将泡沫形成组合物注入具有一定强度的密闭模具(1200×400×70mm)中发泡，待泡沫成型取出后，测得的泡沫密度。
在以下各实施例中，均按照如下步骤生产低密度硬质聚氨酯泡沫：
(1)配制组分A：按设定比例将复合多元醇、环戊烷、胺催化剂、硅表面活性剂和水加入到混合釜中，搅拌均匀，得组分A，料温控制为25～41℃；
(2)配制组分B：按设定比例将丁烷和异氰酸酯输送至混合器，混合均匀，得组分B，料温控制为5～20℃；
(3)混合注射：将组分A与组分B按设定比例通过高压机枪头混合注入密闭模具(1200×400×70mm)中，充分反应，模温控制为35～50℃，发泡物料在模具中过填充系数为105％～135％，经脱模后即可得到低密度硬质聚氨酯泡沫。
在各具体实施例及对比例中未涉及的部分参数列在表1和表2中。
以下各实施例及对比例中的份数均为重量份数，且各实施例中，均以100份复合多元醇为基准。
实施例1
组分A：料液温度为35℃，
复合多元醇：羟值为430mgKOH/g，100份，包括：
聚醚多元醇A：蔗糖聚醚多元醇，羟值为450～530mgKOH/g，40份；
聚醚多元醇B：甘油聚醚多元醇，羟值为200～300mgKOH/g，30份；
聚醚多元醇C：山梨醇聚醚多元醇，羟值为400～480mgKOH/g，30份；
胺催化剂：五甲基二亚乙基三胺0.5份；二甲基环己胺1.2份；1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪0.5份；
硅表面活性剂：Niax L-6891，2.5份；
水：1.2份；
环戊烷：12份；
组分B：料液温度为15℃，
异丁烷：5份；
聚苯二甲酸酐乙二醇酯多元醇改性异氰酸酯：NCO％为23％，173份；
模温40℃，脱模时间4分钟。
实施例2
组分A：料液温度为30℃，
复合多元醇：羟值为480mgKOH/g，100份，包括：
聚醚多元醇A：植物油基多元醇，羟值为460～580mgKOH/g，40份；
聚醚多元醇B：聚碳酸酯多元醇，羟值为360～440mgKOH/g，10份；
聚醚多元醇C：苯二胺聚醚多元醇，羟值为480～530mgKOH/g，20份；
聚醚多元醇D：山梨醇、甘油复合聚醚多元醇，羟值为330～420mgKOH/g，30份；
胺催化剂：双(二甲氨基乙基)醚0.3份，三亚乙基二胺0.7份，2-羟基丙基三甲基甲酸铵盐0.5份；
硅表面活性剂：1.0份Niax L-6988，0.5份Niax L-6863；
水：1.8份；
环戊烷：15份；
组分B：料液温度为10℃
正丁烷：3份；
甘油聚醚多元醇改性异氰酸酯：NCO％为28％，171份。
模温35℃，脱模时间10分钟。
实施例3
组分A：料液温度为41℃，
多元醇组合物：羟值为550mgKOH/g，100份，包括：
聚醚多元醇A：蔗糖聚醚多元醇，羟值为500～620mgKOH/g，50份；
聚醚多元醇B：植物油基多元醇，羟值为530～600mgKOH/g，20份；
聚醚多元醇C：木糖醇、甘油复合聚醚多元醇，羟值为420～560mgKOH/g，30份；
胺催化剂：双(二甲氨基乙基)醚0.1份，二甲基苄胺1.4份，二甲基乙醇胺0.4份，2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚0.9份；
硅表面活性剂：AK8830，1.0份；
水：2.5份；
环戊烷：5份；
组分B：料液温度为20℃，
正丁烷：5份，异丁烷：5份；
聚苯二酸二乙二酯多元醇改性异氰酸酯：NCO％为25％，220份。
模温45℃，脱模时间5分钟。
实施例4
组分A：料液温度为25℃，
复合多元醇：羟值为340mgKOH/g，100份，包括：
聚醚多元醇A：木糖醇、丙二醇复合聚醚多元醇，羟值为360～440mgKOH/g，50份；
聚醚多元醇B：三羟甲基丙烷多元醇，羟值为280～340mgKOH/g，20份；
聚醚多元醇C：聚碳酸酯多元醇，羟值为390～450mgKOH/g，30份；
胺催化剂：二甲基苄胺2.0份，N-甲基二环己基胺1.1份，1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪0.4份；
硅表面活性剂：3.0份AK8818，1.0份AK8863；
水：2.2份；
环戊烷：11份；
组分B：料液温度为13℃，
异丁烷：1份；
聚碳酸亚丙酯二醇改性异氰酸酯：NCO％为19％，208份。
模温38℃，脱模时间6分钟。
实施例5
组分A：料液温度为33℃，
复合多元醇：羟值为250mgKOH/g，100份，包括：
聚酯多元醇A：苯酐聚酯多元醇，羟值为220～300mgKOH/g，90份；
聚酯多元醇B：聚己二酸乙二醇酯，羟值为280～350mgKOH/g，10份；
胺催化剂：五甲基二亚乙基三胺0.4份，N-甲基咪唑1.2份，N-甲基二环己基胺1.4份，2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚1.0份，三乙醇胺2.0份；
硅表面活性剂：3.0份AK8818，1.0份AK8805，1.0份Niax L-6884；
水：1.5份；
环戊烷：10份；
组分B：料液温度为5℃，
正丁烷：2份，异丁烷：6份；
聚苯二酸二乙二酯改性异氰酸酯：NCO％为16％，170份。
模温48℃，脱模时间4分钟。
实施例6
组分A：料液温度为38℃，
复合多元醇：羟值为420mgKOH/g，100份，包括：
聚醚多元醇A：蔗糖、甘油、乙二醇复合聚醚多元醇，羟值为480～540mgKOH/g，60份；
聚醚多元醇B：季戊四醇、乙二胺复合聚醚多元醇，羟值为360～430mgKOH/g，40份；
胺催化剂：五甲基二亚乙基三胺0.2份，三亚乙基二胺0.3份，1,2-二甲基咪唑1.7份，2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚1.0份，三乙醇胺1.5份；
硅表面活性剂：2.0份Niax L-6884，1.6份AK8830；
水：0.8份；
环戊烷：8份；
组分B：料液温度为13℃，
正丁烷：5份，异丁烷：3份；
聚碳酸亚丙酯二醇改性异氰酸酯：NCO％为31％，120份。
模温50℃，脱模时间4分钟。
实施例7
组分A：料液温度为40℃，
复合多元醇：羟值为380mgKOH/g，100份，包括：
聚醚多元醇A：山梨醇、甘油复合聚醚多元醇，羟值为380～440mgKOH/g，40份；
聚醚多元醇B：甘油、丙二醇复合聚醚多元醇，羟值为280～360mgKOH/g，40份；
植物油基多元醇：羟值为420～480mgKOH/g，20份；
胺催化剂：五甲基二亚乙基三胺0.6份，二甲基环己胺2.0份，2-羟基丙基三甲基甲酸铵盐0.6份；
硅表面活性剂：1.5份AK8863，1.5份AK8818；
水：1.4份；
环戊烷：12份；
组分B：料液温度为18℃，
正丁烷：3份，异丁烷：4份；
蔗糖、甘油聚醚多元醇改性异氰酸酯：NCO％为20％，180份。
模温46℃，脱模时间5分钟。
实施例8
组分A：料液温度为33℃，
复合多元醇：羟值为390mgKOH/g，100份，包括：
聚醚多元醇A：蔗糖、山梨醇复合聚醚多元醇，羟值为420～480mgKOH/g，50份；
聚醚多元醇B：甘油、丙二醇复合聚醚多元醇，羟值为280～360mgKOH/g，30份；
苯酐聚酯多元醇：羟值为220～300mgKOH/g，20份；
胺催化剂：五甲基二亚乙基三胺0.6份，二甲基苄胺1.6份，1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪0.4份，二甲基乙醇胺1.2份；
硅表面活性剂：1.5份AK8805，1.2份Niax L-6863；
水：1.5份；
环戊烷：8份；
组分B：料液温度为8℃，
正丁烷：5份，异丁烷：4份；
蔗糖、乙二醇聚醚多元醇改性异氰酸酯：NCO％为23％，165份。
模温44℃，脱模时间6分钟。
实施例9
组分A：料液温度为35℃，
复合多元醇：羟值为400mgKOH/g，100份，包括：
聚醚多元醇A：植物油基多元醇，羟值为420～520mgKOH/g，40份；
聚醚多元醇B：聚碳酸亚丙酯二醇，羟值为360～440mgKOH/g，10份；
聚醚多元醇C：苯二胺聚醚多元醇，羟值为380～450mgKOH/g，20份；
聚醚多元醇D：山梨醇、甘油复合聚醚多元醇，羟值为330～420mgKOH/g，30份；
胺催化剂：四甲基己二胺0.5份，双(二甲氨基乙基)醚0.2份，N-甲基二环己基胺2.1份，2-羟基丙基三甲基甲酸铵盐0.7份；
硅表面活性剂：1.5份Niax L-6988，1.0份Niax L-6863；
水：1.8份；
环戊烷：10份；
组分B：料液温度为12℃
正丁烷：4份，异丁烷：2份；
己二酸乙二醇聚酯多元醇改性异氰酸酯：25％，162份。
模温40℃，脱模时间6分钟。
实施例10
组分A：料液温度为35℃，
复合多元醇：羟值为420mgKOH/g，100份，包括：
聚醚多元醇A：蔗糖、甘油、乙二醇复合聚醚多元醇，羟值为480～540mgKOH/g，60份；
聚醚多元醇B：季戊四醇、乙二胺复合聚醚多元醇，羟值为360～430mgKOH/g，40份；
胺催化剂：五甲基二亚乙基三胺0.5份，二甲基环己胺1.6份，2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚1.0份，三乙醇胺0.6份；
硅表面活性剂：1.5份Niax L-6884，1.5份AK8830；
水：2份；
环戊烷：9份；
组分B：料液温度为10℃，
正丁烷：3份，异丁烷：3份；
三羟甲基丙烷聚醚多元醇改性异氰酸酯：PM2010，28％，153份。
模温38℃，脱模时间8分钟。
对比例1和对比例3：
对比例1和对比例3的部分数据相同，描述如下，不同的数据在表2中进行描述。
组分A：料液温度为25℃，
复合多元醇：羟值为400mgKOH/g，100份，包括：
聚醚多元醇A：植物油基多元醇，羟值为420～520mgKOH/g，40份；
聚醚多元醇B：聚碳酸亚丙酯二醇，羟值为360～440mgKOH/g，10份；
聚醚多元醇C：苯二胺聚醚多元醇，羟值为380～450mgKOH/g，20份；
聚醚多元醇D：山梨醇、甘油复合聚醚多元醇，羟值为330～420mgKOH/g，30份；
胺催化剂：四甲基己二胺0.5份，双(二甲氨基乙基)醚0.2份，N-甲基二环己基胺2.1份，2-羟基丙基三甲基甲酸铵盐0.7份；
硅表面活性剂：1.5份Niax L-6988，1.0份Niax L-6863；
水：1.8份；
环戊烷：8份；
正丁烷：3份，异丁烷：2份；
组分B：料液温度为25℃
多苯基多亚甲基多异氰酸酯：PAPI135，31％，120份。
模温40℃，脱模时间6分钟。
对比例2和对比例4：
对比例2和对比例4的部分数据相同，描述如下，不同的数据在表2中进行描述。
组分A：料液温度为23℃，
复合多元醇：羟值为420mgKOH/g，100份，包括：
聚醚多元醇A：蔗糖、甘油、乙二醇复合聚醚多元醇，羟值为480～540mgKOH/g，60份；
聚醚多元醇B：季戊四醇、乙二胺复合聚醚多元醇，羟值为360～430mgKOH/g，40份；
胺催化剂：五甲基二亚乙基三胺0.5份，二甲基环己胺1.6份，2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚1.0份，三乙醇胺0.6份；
硅表面活性剂：1.5份Niax L-6884，1.5份AK8830；
水：2份；
环戊烷：14份；
组分B：料液温度为23℃，
多苯基多亚甲基多异氰酸酯多异氰酸酯：PM2010，32％，128份。
模温38℃，脱模时间8分钟。
将上述各实施例和对比例的相关数据分别表1和表2，其中，表1为实施例1-6的原料配比及产品性能表，表2为实施例7-10及对比例1-4的原料配比及产品性能表。
表1原料配比及产品性能
表2原料配比及产品性能
从上述表1和表2可以看出，采用本发明制备的硬质聚氨酯泡沫的表面气孔好于对比例1～4，且高低温尺寸变形率显著降低，泡沫尺寸稳定性明显得到改善。实施例7～10与对比例1～2相比，在相同过填充系数(15％)下，本发明技术方案制备的泡沫的整体密度偏小，但导热系数与对比例1～4相比明显降低，压缩强度与对比例3～4过填充系数为20％的泡沫相当，泡沫应用性能明显改善。因此，在相同性能参数下，采用本发明技术方案能够有效减少物料灌注量，降低泡沫密度，从而降低生产成本。

Claims (10)

1.一种低密度硬质聚氨酯泡沫，由组分A和组分B各自预先混合均匀，再将组分A和组分B混合后，经机械混合均匀、发泡制备而成；其中，按重量份计，
组分A包括：
(1)复合多元醇，100份，羟值为250～550mg KOH/g；
(2)环戊烷，5～15份；
(3)胺催化剂，1.5～6份；
(4)硅表面活性剂，1～5份；
(5)水，0.8～2.5份；
组合B包括：
(1)丁烷，1～10份；
(2)异氰酸酯，120～220份；
上述各原料均以100份复合多元醇为基准。
2.如权利要求1所述的低密度硬质聚氨酯泡沫，其特征在于，
所述组分A中，复合多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇、植物油基多元醇或聚碳酸酯多元醇中的至少一种，按重量份计，100份复合多元醇包括：聚醚多元醇0～100份且羟值为120～600mg KOH/g，聚酯多元醇0～100份且羟值为100～450mg KOH/g，植物油基多元醇0～40份且羟值为350～650mg KOH/g，聚碳酸酯多元醇0～20份且羟值为30～450mg KOH/g。
3.如权利要求2所述的低密度硬质聚氨酯泡沫，其特征在于，所述聚醚多元醇是由活性氢起始剂和氧化烯烃反应而成，其中，氧化烯烃选自氧化丙烯、氧化乙烯或氧化丁烯中的至少一种。
4.如权利要求1所述的低密度硬质聚氨酯泡沫，其特征在于，所述组分B中，丁烷为正丁烷或异丁烷，或正丁烷和异丁烷以任意比例组成的混合物。
5.如权利要求1所述的低密度硬质聚氨酯泡沫，其特征在于，所述组分A中的胺催化剂选自中五甲基二亚乙基三胺、二甲基苄胺、二甲基环己胺、N-甲基二环己基胺、三亚乙基二胺、四甲基乙二胺、四甲基己二胺、N-甲基吗啉、1,2-二甲基咪唑、双(二甲氨基乙基)醚、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚和2-羟基丙基三甲基甲酸铵盐中的任意两种或两种以上的混合物。
6.如权利要求1所述的低密度硬质聚氨酯泡沫，其特征在于，所述组分B中异氰酸酯的异氰酸酯基(NCO)的质量分数为16.0％～31.0％。
7.如权利要求1或6所述的低密度硬质聚氨酯泡沫，其特征在于，所述异氰酸酯是由异氰酸酯反应物与异氰酸酯经预聚反应而得到的改性异氰酸酯，其中，所述异氰酸酯反应物的官能度为2～3，异氰酸酯反应物选自聚碳酸酯多元醇、聚酯多元醇或聚醚多元醇中的至少一种。
8.如权利要求7所述的低密度硬质聚氨酯泡沫，其特征在于，所述聚碳酸酯多元醇选自羟值为30～400mg KOH/g的聚碳酸酯多元醇，所述聚醚多元醇选自羟值为200～500mg KOH/g的聚醚多元醇，所述聚酯多元醇选自羟值为150～400mg KOH/g的聚酯多元醇。
9.如权利要求2或7所述的低密度硬质聚氨酯泡沫，其特征在于，
所述聚碳酸酯多元醇是由二氧化碳和氧化烯烃反应而成，其中，氧化烯烃选自氧化丙烯、氧化乙烯或氧化丁烯中的至少一种。
10.权利要求1所述的低密度硬质聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配制组分A：按设定比例将复合多元醇、环戊烷、胺催化剂、硅表面活性剂和水加入到混合釜中，搅拌均匀，得组分A，料温控制为25～41℃；
(2)配制组分B：按设定比例将丁烷和异氰酸酯输送至混合器，混合均匀，得组分B，料温控制为5～20℃；
(3)混合注射：将组分A与组分B通过高压机枪头混合注入密闭模具中，充分反应，模温控制为35～50℃，发泡物料在模具中过填充系数为105％～135％，经脱模后即可得到低密度硬质聚氨酯泡沫。
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