CN110183605A - 一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料及其制备方法 - Google Patents

一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料及其制备方法，本发明其原料按重量份比包括：甲基多苯基异氰酸酯60‑150份、聚醚多元醇50‑100份、快干型聚醚0‑50份、快干型催化剂0.5‑4份和组合型抛射剂15份，本发明涉及建材技术领域。该适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料及其制备方法，可实现对现有聚氨酯泡沫材料的配方进行调整，从加快泡沫固化速率入手，引入新的快干型催化剂ca‑1，使用了新的快干型聚醚体系，以及降低高温时抛射剂的挥发速率，来确保聚氨酯泡沫材料能够在高温环境下使用，可使得发泡材料填充应用得更加广泛，很好的避免了聚氨酯泡沫材料会出现塌陷、粘接不牢和流淌的情况发生，从而确保了填缝剂填充密封的基本功能。

Description

一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建材技术领域，具体为一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料及其制备方法。
背景技术
单组分聚氨酯泡沫材料(简称“单聚发泡”，英文缩写OCF)，在施工上适用于门窗填缝、建筑物孔洞填充等，一般性填充时对发泡材料的物性要求一般，一般的单组份聚氨酯泡沫的使用温度在5-35℃之间，湿度在35-60％，但是在有特殊需求的施工操作中，例如，火车车厢体缝隙填充，当夏季日晒严重的户外施工时，车箱体被日晒表面温度高于40℃，普通型聚氨酯泡沫材料会出现塌陷、粘接不牢，流淌等现象，失去填缝剂填充密封的基本功能。
为了解决高温施工的问题，使得发泡材料填充应用得更加广泛，本发明调整配方，从加快泡沫固化速率入手，引入新的快干型催化剂ca-1，使用了新的快干型聚醚体系(环氧乙烷聚醚体系)，以及降低高温时抛射剂的挥发速率，来确保聚氨酯泡沫材料能够在高温环境下使用。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料及其制备方法，解决了普通型聚氨酯泡沫材料会出现塌陷、粘接不牢，流淌等现象，易失去填缝剂填充密封基本功能的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料，其原料按重量份比包括：甲基多苯基异氰酸酯60-150 份、聚醚多元醇50-100份、快干型聚醚0-50份、快干型催化剂0.5-4份和组合型抛射剂15份。
优选的，其原料包括如下组分：甲基多苯基异氰酸酯60份、聚醚多元醇 100份、快干型催化剂0.5份和组合型抛射剂15份。
优选的，其原料包括如下组分：甲基多苯基异氰酸酯90份、聚醚多元醇 80份、快干型聚醚20份、快干型催化剂2.5份和组合型抛射剂15份。
优选的，其原料包括如下组分：甲基多苯基异氰酸酯120份、聚醚多元醇65份、快干型聚醚35份、快干型催化剂3.5份和组合型抛射剂15份。
优选的，其原料包括如下组分：甲基多苯基异氰酸酯150份、聚醚多元醇50份、快干型聚醚50份、快干型催化剂4份和组合型抛射剂15份。
优选的，所述快干型聚醚为环氧乙烷体系聚醚。
优选的，所述快干型催化剂是由DMDEE二吗啉二乙基醚催化剂和ca-1催化剂组成。
优选的，所述组合型抛射剂是由LPG丙丁烷和134a氢氟烷烃组成，且组合型抛射剂按重量份比包括：LPG丙丁烷0-15份和134a氢氟烷烃0-15份。
本发明还公开了一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、组合型抛射剂的制备：首先使用称量装置分别量取LPG丙丁烷和134a 氢氟烷烃，量取完成后，将LPG丙丁烷和134a氢氟烷烃置于混合搅拌器内，以转速为400-500r/min，温度为25-32℃的条件下搅拌30-40min，从而制得组合型抛射剂；
S2、聚醚混合物的混合制备：然后使用称量装置分别量取聚醚多元醇和快干型聚醚，量取完成后，将聚醚多元醇和快干型聚醚置于混合搅拌器内，以转速为400-500r/min，温度为25-32℃的条件下搅拌20-30min，从而得到聚醚混合物；
S3、白料混合物的混合制备：然后使用称量装置量取相应比份的快干型催化剂，并将选取的快干型催化剂加入到步骤S2得到的聚醚混合物内，然后将步骤S1制得的组合型抛射剂加入聚醚混合物内，以800-900r/min的转速，温度为25-32℃的条件下搅拌1-2h，从而得到白料混合物；
S4、使用前混合配料：先通过称量装置量取相应比份的甲基多苯基异氰酸酯，然后将步骤S3得到的白料混合物与称量的甲基多苯基异氰酸酯依次加入到混合搅拌器中，以转速为900-1000r/min，温度为25-32℃的条件下搅拌 2-3h，从而制得聚氨酯泡沫材料。
(三)有益效果
本发明提供了一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料及其制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料及其制备方法，其原料按重量份比包括：甲基多苯基异氰酸酯60-150份、聚醚多元醇50-100份、快干型聚醚0-50份、快干型催化剂0.5-4份和组合型抛射剂15份，快干型聚醚为环氧乙烷体系聚醚，快干型催化剂是由DMDEE二吗啉二乙基醚催化剂和ca-1催化剂组成，组合型抛射剂是由LPG丙丁烷和134a氢氟烷烃组成，且组合型抛射剂按重量份比包括：LPG丙丁烷0-15份和134a 氢氟烷烃0-15份，适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料的制备方法，具体包括以下步骤：S1、组合型抛射剂的制备：首先使用称量装置分别量取LPG丙丁烷和134a氢氟烷烃，量取完成后，将LPG丙丁烷和134a氢氟烷烃置于混合搅拌器内，以转速为400-500r/min，温度为25-32℃的条件下搅拌30-40min，从而制得组合型抛射剂，S2、聚醚混合物的混合制备：然后使用称量装置分别量取聚醚多元醇和快干型聚醚，量取完成后，将聚醚多元醇和快干型聚醚置于混合搅拌器内，以转速为400-500r/min，温度为25-32℃的条件下搅拌 20-30min，从而得到聚醚混合物，S3、白料混合物的混合制备：然后使用称量装置量取相应比份的快干型催化剂，并将选取的快干型催化剂加入到步骤 S2得到的聚醚混合物内，然后将步骤S1制得的组合型抛射剂加入聚醚混合物内，以800-900r/min的转速，温度为25-32℃的条件下搅拌1-2h，从而得到白料混合物，S4、使用前混合配料：先通过称量装置量取相应比份的甲基多苯基异氰酸酯，然后将步骤S3得到的白料混合物与称量的甲基多苯基异氰酸酯依次加入到混合搅拌器中，以转速为900-1000r/min，温度为25-32℃的条件下搅拌2-3h，从而制得聚氨酯泡沫材料，可实现对现有聚氨酯泡沫材料的配方进行调整，从加快泡沫固化速率入手，引入新的快干型催化剂ca-1，使用了新的快干型聚醚体系，以及降低高温时抛射剂的挥发速率，来确保聚氨酯泡沫材料能够在高温环境下使用，可使得发泡材料填充应用得更加广泛，很好的避免了聚氨酯泡沫材料会出现塌陷、粘接不牢和流淌的情况发生，从而确保了填缝剂填充密封的基本功能。
附图说明
图1为本发明制备方法的流程图；
图2为本发明快干型催化剂的测试试验数据统计表图；
图3为本发明聚醚多元醇和快干型聚醚的测试试验数据统计表图；
图4为本发明组合型抛射剂的测试试验数据统计表图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明实施例提供四种技术方案：一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料的制备方法，具体包括以下实施例：
实施例1
S1、组合型抛射剂的制备：首先使用称量装置量取15份LPG丙丁烷，量取完成后，将LPG丙丁烷置于混合搅拌器内，以转速为400r/min，温度为25℃的条件下搅拌30min，从而制得组合型抛射剂；
S2、聚醚混合物的混合制备：然后使用称量装置量取100份聚醚多元醇，量取完成后，将聚醚多元醇置于混合搅拌器内，以转速为400r/min，温度为 25℃的条件下搅拌20min，从而得到聚醚混合物；
S3、白料混合物的混合制备：然后使用称量装置量取相应比份的0.5份快干型催化剂，并将选取的快干型催化剂加入到步骤S2得到的聚醚混合物内，然后将步骤S1制得的15份组合型抛射剂加入聚醚混合物内，以800r/min的转速，温度为25℃的条件下搅拌1h，从而得到白料混合物；
S4、使用前混合配料：先通过称量装置量取相应比份的60份甲基多苯基异氰酸酯，然后将步骤S3得到的白料混合物与称量的甲基多苯基异氰酸酯依次加入到混合搅拌器中，以转速为900r/min，温度为25℃的条件下搅拌2h，从而制得聚氨酯泡沫材料。
实施例2
S1、组合型抛射剂的制备：首先使用称量装置分别量取10份LPG丙丁烷和5份134a氢氟烷烃，量取完成后，将LPG丙丁烷和134a氢氟烷烃置于混合搅拌器内，以转速为425r/min，温度为27℃的条件下搅拌33min，从而制得组合型抛射剂；
S2、聚醚混合物的混合制备：然后使用称量装置分别量取80份聚醚多元醇和20份快干型聚醚，量取完成后，将聚醚多元醇和快干型聚醚置于混合搅拌器内，以转速为425r/min，温度为27℃的条件下搅拌23min，从而得到聚醚混合物；
S3、白料混合物的混合制备：然后使用称量装置量取相应比份的2.5份快干型催化剂，并将选取的快干型催化剂加入到步骤S2得到的聚醚混合物内，然后将步骤S1制得的15份组合型抛射剂加入聚醚混合物内，以825r/min的转速，温度为27℃的条件下搅拌1.3h，从而得到白料混合物；
S4、使用前混合配料：先通过称量装置量取相应比份的90份甲基多苯基异氰酸酯，然后将步骤S3得到的白料混合物与称量的甲基多苯基异氰酸酯依次加入到混合搅拌器中，以转速为925r/min，温度为27℃的条件下搅拌2.3h，从而制得聚氨酯泡沫材料。
实施例3
S1、组合型抛射剂的制备：首先使用称量装置分别量取5份LPG丙丁烷和10份134a氢氟烷烃，量取完成后，将LPG丙丁烷和134a氢氟烷烃置于混合搅拌器内，以转速为450r/min，温度为30℃的条件下搅拌35min，从而制得组合型抛射剂；
S2、聚醚混合物的混合制备：然后使用称量装置分别量取65份聚醚多元醇和35份快干型聚醚，量取完成后，将聚醚多元醇和快干型聚醚置于混合搅拌器内，以转速为450r/min，温度为30℃的条件下搅拌25min，从而得到聚醚混合物；
S3、白料混合物的混合制备：然后使用称量装置量取相应比份的3.5份快干型催化剂，并将选取的快干型催化剂加入到步骤S2得到的聚醚混合物内，然后将步骤S1制得的15份组合型抛射剂加入聚醚混合物内，以850r/min的转速，温度为30℃的条件下搅拌1.5h，从而得到白料混合物；
S4、使用前混合配料：先通过称量装置量取相应比份的120份甲基多苯基异氰酸酯，然后将步骤S3得到的白料混合物与称量的甲基多苯基异氰酸酯依次加入到混合搅拌器中，以转速为950r/min，温度为30℃的条件下搅拌2.5h，从而制得聚氨酯泡沫材料。
实施例4
S1、组合型抛射剂的制备：首先使用称量装置分别量取15份134a氢氟烷烃，量取完成后，将134a氢氟烷烃置于混合搅拌器内，以转速为500r/min，温度为32℃的条件下搅拌40min，从而制得组合型抛射剂；
S2、聚醚混合物的混合制备：然后使用称量装置分别量取50份聚醚多元醇和50份快干型聚醚，量取完成后，将聚醚多元醇和快干型聚醚置于混合搅拌器内，以转速为500r/min，温度为32℃的条件下搅拌30min，从而得到聚醚混合物；
S3、白料混合物的混合制备：然后使用称量装置量取相应比份的4份快干型催化剂，并将选取的快干型催化剂加入到步骤S2得到的聚醚混合物内，然后将步骤S1制得的15份组合型抛射剂加入聚醚混合物内，以900r/min的转速，温度为32℃的条件下搅拌2h，从而得到白料混合物；
S4、使用前混合配料：先通过称量装置量取相应比份的150份甲基多苯基异氰酸酯，然后将步骤S3得到的白料混合物与称量的甲基多苯基异氰酸酯依次加入到混合搅拌器中，以转速为1000r/min，温度为32℃的条件下搅拌 3h，从而制得聚氨酯泡沫材料。
本发明中，快干型聚醚为环氧乙烷体系聚醚。
本发明中，快干型催化剂是由DMDEE二吗啉二乙基醚催化剂和ca-1催化剂组成。
本发明中，组合型抛射剂是由LPG丙丁烷和134a氢氟烷烃组成，且组合型抛射剂按重量份比包括：LPG丙丁烷0-15份和134a氢氟烷烃0-15份。
测试试验
采用本发明实施例1-4分别生产出试验发泡材料，试验条件50℃，湿度 15％，有阳光照射，试验过程中分别对生产出的试验发泡材料的表干时间、固化时间和塌陷情况进行统计内并记录。
由表图2可知，新的催化剂ca-1，对泡沫在高温低湿时表干和固化有明显的改善，但催化剂过高，不但会影响保质期，泡沫的整体固化速率也下降了，所以，本发明配方的催化剂占白料组合料的百分之三，其中DMDEE二吗啉二乙基醚催化剂为2.5，ca-1催化剂为0.5为宜。
由表图3可知，环氧乙烷体系聚醚在耐高温低湿的配方中有明显的防止塌陷的作用，同时泡沫的固化速率也有很好的改善，当然，环氧乙烷聚醚体系用在OCF单组分聚氨酯泡沫材料体系中，在预聚反应时会加快反应速率，反应温度升高过快，不利于安全生产，所以环氧乙烷体系聚醚多元醇添加量在整体聚醚的35％左右。
由表图4可知，用134a氢氟烷烃取代LPG丙丁烷，由于134a氢氟烷烃的沸点比LPG丙丁烷高，泡沫喷出后其他的挥发减慢，有利于泡沫的支持，避免了由于表面未干时其他全部挥发造成泡沫的塌陷，由于134a氢氟烷烃价格较高，所以综合考虑。在耐高温低湿的配方体系中用134a氢氟烷烃取代LPG 丙丁烷70％左右为宜。
综上所述
本发明可实现对现有聚氨酯泡沫材料的配方进行调整，从加快泡沫固化速率入手，引入新的快干型催化剂ca-1，使用了新的快干型聚醚体系，以及降低高温时抛射剂的挥发速率，来确保聚氨酯泡沫材料能够在高温环境下使用，可使得发泡材料填充应用得更加广泛，很好的避免了聚氨酯泡沫材料会出现塌陷、粘接不牢和流淌的情况发生，从而确保了填缝剂填充密封的基本功能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料，其特征在于：其原料按重量份比包括：甲基多苯基异氰酸酯60-150份、聚醚多元醇50-100份、快干型聚醚0-50份、快干型催化剂0.5-4份和组合型抛射剂15份。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料，其特征在于：其原料包括如下组分：甲基多苯基异氰酸酯60份、聚醚多元醇100份、快干型催化剂0.5份和组合型抛射剂15份。
3.根据权利要求1所述的一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料，其特征在于：其原料包括如下组分：甲基多苯基异氰酸酯90份、聚醚多元醇80份、快干型聚醚20份、快干型催化剂2.5份和组合型抛射剂15份。
4.根据权利要求1所述的一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料，其特征在于：其原料包括如下组分：甲基多苯基异氰酸酯120份、聚醚多元醇65份、快干型聚醚35份、快干型催化剂3.5份和组合型抛射剂15份。
5.根据权利要求1所述的一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料，其特征在于：其原料包括如下组分：甲基多苯基异氰酸酯150份、聚醚多元醇50份、快干型聚醚50份、快干型催化剂4份和组合型抛射剂15份。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料，其特征在于：所述快干型聚醚为环氧乙烷体系聚醚。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料，其特征在于：所述快干型催化剂是由DMDEE二吗啉二乙基醚催化剂和ca-1催化剂组成。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料，其特征在于：所述组合型抛射剂是由LPG丙丁烷和134a氢氟烷烃组成，且组合型抛射剂按重量份比包括：LPG丙丁烷0-15份和134a氢氟烷烃0-15份。
9.根据权利要求1-5任意一项所述的一种适用于高温操作的聚氨酯泡沫材料，其特征在于：其制备方法具体包括以下步骤：
S1、组合型抛射剂的制备：首先使用称量装置分别量取LPG丙丁烷和134a氢氟烷烃，量取完成后，将LPG丙丁烷和134a氢氟烷烃置于混合搅拌器内，以转速为400-500r/min，温度为25-32℃的条件下搅拌30-40min，从而制得组合型抛射剂；
S2、聚醚混合物的混合制备：然后使用称量装置分别量取聚醚多元醇和快干型聚醚，量取完成后，将聚醚多元醇和快干型聚醚置于混合搅拌器内，以转速为400-500r/min，温度为25-32℃的条件下搅拌20-30min，从而得到聚醚混合物；
S3、白料混合物的混合制备：然后使用称量装置量取相应比份的快干型催化剂，并将选取的快干型催化剂加入到步骤S2得到的聚醚混合物内，然后将步骤S1制得的组合型抛射剂加入聚醚混合物内，以800-900r/min的转速，温度为25-32℃的条件下搅拌1-2h，从而得到白料混合物；
S4、使用前混合配料：先通过称量装置量取相应比份的甲基多苯基异氰酸酯，然后将步骤S3得到的白料混合物与称量的甲基多苯基异氰酸酯依次加入到混合搅拌器中，以转速为900-1000r/min，温度为25-32℃的条件下搅拌2-3h，从而制得聚氨酯泡沫材料。
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