CN110540626A - 超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料及其超低温制备方法 - Google Patents

超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料及其超低温制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚氨酯技术领域，尤其涉及一种超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的超低温制备方法，包括步骤：在环境温度为0℃～5℃的条件下，获取温度不高于所述环境温度的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂，进行第一搅拌混合处理，得到第一混合物后添加水混合后，再添加14℃～18℃的异氰酸酯进行第二搅拌处理，得到第二混合物；对所述第二混合物进行发泡处理，得到超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。本发明制备方法，通过采用低温原料组分和低温发泡环境，降低原料组分的初始内能，从而降低化学发泡剂水与原料组分发泡时产生的反应热，避免发泡反应时过高的反应热对大孔隙网状聚氨酯泡沫烧心损坏，甚至引起自燃等安全隐患。

Description

超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料及其超低温制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯技术领域，尤其涉及一种超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的超低温制备方法，及一种超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。
背景技术
聚氨酯泡沫塑料是异氰酸酯和羟基化合物经聚合发泡制成的一类泡沫塑料。聚氨酯泡沫塑料又分为软质和硬质两个大类。而软质聚氨酯泡沫塑料由于具有结构紧骤、化学稳定性好、质地柔软、均匀细密、导热系数低、吸声系数高、耐酸耐碱耐油耐水等特点，而且还具有优良的柔韧弹性、拉伸撕裂强度、断裂伸长率、机械强度等，可加工性能优良，可广泛运用于能源、机械、电子、通讯等国民经济各个领域。另外，由于大孔隙的网状聚氨酯泡沫塑料其空间占有率低、浸入液体后取出时残留液体量很少，可用于车辆、飞机、油箱和贮油罐的填充，从而起到防止意外引起爆炸的作用。目前，超大孔隙聚氨酯网状泡沫塑料其密度仍较高，大于20㎏/m3，限制了其在车辆、飞机、油箱和贮油罐等装备中的应用，各应用领域对降低聚氨酯泡沫塑料的自身重量提出了更高的要求，特别是航空技术领域在选用该材料时对降低材料的自身重量提出了更高的要求。
然而，目前为确保抗静电型超大孔隙聚氨酯网状泡沫塑料的物理机械性能必须采用全水配方。在软质聚氨酯泡沫化学工艺中，水是作为化学发泡剂直接参与化学反应的组份，发泡过程中水与异氰酸酯会剧烈反应产生大量反应热，为避免泡沫中心温度过高而烧心甚至起火燃烧的严重问题，一方面，一般将聚氨酯配方体系中水用量限制在5份以下；另一方面，使用氯氟烃CFC或二氯甲烷之类的物理发泡剂取代部份水来降低反应热，但对于超大孔隙聚氨酯网状泡沫来说则不仅会导致其物理机械性能下降，而且工艺稳定性和重复性效果差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的超低温制备方法，旨在解决现有大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的制备工艺中产热大，大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料容易烧心甚至起火燃烧，无法制得超轻大孔隙，低密度的大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料等技术问题。
本发明的另一目的在于提供一种超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的超低温制备方法，包括以下步骤：
在环境温度为0℃～5℃的条件下，获取温度不高于所述环境温度的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂，进行第一搅拌混合处理，得到第一混合物；
获取温度为14℃～18℃的异氰酸酯，在温度为0℃～5℃的搅拌状态下，在所述第一混合物中添加水混合后，添加所述异氰酸酯进行第二搅拌处理，得到第二混合物；
对所述第二混合物进行发泡处理，得到超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。
优选地，所述聚醚多元醇选自数均分子量为2000～4000的聚醚三元醇；和/或，
所述异氰酸酯选自：甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种；和/或，
所述季铵盐抗静电剂选自：W-9D、Catafor PU、Rokamin SK-8、SH-105中的至少一种；和/或，
所述凝胶催化剂选自：二月桂酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二醋酸二丁基锡中的至少一种；和/或，
所述发泡催化剂选自：A300、A-1、A33、C225中的至少一种；和/或，
所述均泡剂选自：L620、B8232、L-580中的至少一种。
优选地，所述聚醚多元醇选自数均分子量为3000的聚醚三元醇；和/或，
所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯；和/或，
所述季铵盐抗静电剂选自W-9D；和/或，
所述凝胶催化剂选自二月桂酸二丁基锡；和/或，
所述发泡催化剂包括A300和A-1；和/或，
所述均泡剂包括L620和B8232。
优选地，获取温度不高于所述环境温度的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂，进行第一搅拌混合处理的步骤包括：获取温度为-6℃～0℃的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂，在转速为130～180转/分钟的条件下，搅拌混合100～150秒。
优选地，所述在温度为0℃～5℃的搅拌状态下，在所述第一混合物中添加水混合的步骤包括：在温度为0℃～5℃转速为130～180转/分钟的搅拌状态下，在所述第一混合物中添加水混合处理5～15秒；和/或，
添加所述异氰酸酯进行第二搅拌处理的步骤包括：添加所述异氰酸酯在转速为450～700转/分钟的条件下搅拌处理4～10秒。
优选地，对所述第二混合物进行发泡处理的步骤包括：在温度为0℃～5℃条件下，将所述第二混合物注入到顶部设置有抽风换气装置的发泡设备中发泡150～180秒，得到超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。
一种超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料，包括以下重量份数的原料组分：
优选地，所述聚醚多元醇选自数均分子量为2000～4000的聚醚三元醇；和/或，
所述异氰酸酯选自：甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种；和/或，
所述季铵盐抗静电剂选自：W-9D、W-9B、Catafor PU、Rokamin SK-8、SH-105中的至少一种；和/或，
所述凝胶催化剂选自：二月桂酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二醋酸二丁基锡中的至少一种；和/或，
所述发泡催化剂选自：A300、A-1、A33、C225中的至少一种；和/或，
所述均泡剂选自：L620、B8232、L-580中的至少一种。
优选地，所述发泡催化剂包括A300和A-1；和/或，
所述均泡剂包括L620和B8232；和/或，
所述超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料还包括重量份数为1～4份的着色剂。
优选地，包括以下重量份数的原料组分：
本发明提供的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的超低温制备方法，包括步骤：在环境温度为0℃～5℃的条件下，获取温度不高于所述环境温度的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂，进行第一搅拌混合处理后添加水混合处理，然后添加温度为14℃～18℃的异氰酸酯进行第二搅拌处理，将得到第二混合物进行发泡处理，得到超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。本发明超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的超低温制备方法，通过采用低温原料组分，并将发泡环境控制在低温的环境下进行，降低原料组分的初始内能，从而降低化学发泡剂水与原料组分发泡时产生的反应热，避免发泡反应时过高的反应热对大孔隙网状聚氨酯泡沫烧心损坏，甚至引起自燃等安全隐患。进一步地，对于超大孔径的聚氨酯泡沫材料来说，要保持泡沫塑料的机械强度需采用全水配方，但普通全水配方受低于5份水用量限制无法制得低密度的泡沫塑料，而本发明超低温制备方法中基于对发泡体系热能的降低，可提高全水配方中水的用量，突破现有技术中普通全水配方受低于5份水用量的限制，由于在制备大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的工艺中水化学发泡剂的用量可以增加，有效提高了发泡效果，使大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料在保持大孔隙的情况下极大地降低了泡沫塑料的密度，密度可低至15.536㎏/m3，增大了网孔孔隙，平均有效孔径不低于2毫米，从而得到超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料，并且降低了原料成本。
本发明提供的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料，包含有95～105份的聚醚多元醇，70～80份的异氰酸酯，2～5份的季铵盐抗静电剂，0.3～0.6份的凝胶催化剂，0.6～1.5份的发泡催化剂，0.3～0.8份的均泡剂，以及5～7份的水。本发明通过化学发泡剂水等各原料组分及各自特定配方量的相互作用，使大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的平均有效孔径不低于2毫米，具有超低的密度，密度可低至15.536㎏/m3，远低于目前现有的大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的密度，超轻质的大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料降低了自身重量，在汽车、特种船舰、贮油罐、飞行器等装备中有更好的应用前景，同时降低了原料成本，更加经济环保。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的密度测试图。
图2是本发明实施例1提供的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料制备工艺的设备设施图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
本发明实施例提供了一种超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的超低温制备方法，包括以下步骤：
S10.在环境温度为0℃～5℃的条件下，获取温度不高于所述环境温度的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂，进行第一搅拌混合处理，得到第一混合物；
S20.获取温度为14℃～18℃的异氰酸酯，在温度为0℃～5℃的搅拌状态下，在所述第一混合物中添加水混合后，添加所述异氰酸酯进行第二搅拌处理，得到第二混合物；
S30.对所述第二混合物进行发泡处理，得到超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。
本发明实施例提供的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的超低温制备方法，包括步骤：在环境温度为0℃～5℃的条件下，获取温度不高于所述环境温度的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂，进行第一搅拌混合处理后添加水混合处理，然后添加温度为14℃～18℃的异氰酸酯进行第二搅拌处理，将得到第二混合物进行发泡处理，得到超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。本发明实施例超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的超低温制备方法，通过采用低温原料组分，并将发泡环境控制在低温的环境下进行，降低原料组分的初始内能，从而降低化学发泡剂水与原料组分发泡时产生的反应热，避免发泡反应时过高的反应热对大孔隙网状聚氨酯泡沫烧心损坏，甚至引起自燃等安全隐患。进一步地，对于超大孔径的聚氨酯泡沫材料来说，要保持泡沫塑料的机械强度需采用全水配方，但普通全水配方受低于5份水用量限制无法制得低密度的泡沫塑料，而本发明实施例超低温制备方法中基于对发泡体系热能的降低，可提高全水配方中水的用量，突破现有技术中普通全水配方受低于5份水用量的限制，由于在制备大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的工艺中水化学发泡剂的用量可以增加，有效提高了发泡效果，使大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料在保持大孔隙的情况下极大地降低了泡沫塑料的密度，密度可低至15.536㎏/m3，增大了网孔孔隙，平均有效孔径不低于2毫米，从而得到超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料，并且降低了原料成本。
具体地，上述步骤S10中，在环境温度为0℃～5℃的条件下，获取温度不高于所述环境温度的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂，进行第一搅拌混合处理，得到第一混合物。本发明实施例获取的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂原料组分温度低于0℃～5℃的环境温度，有效降低了元老祖坟的初始内能，从而降低化学发泡剂水与原料组分发泡时产生的反应热，避免发泡反应时过高的反应热对大孔隙网状聚氨酯泡沫烧心损坏，甚至引起自燃等安全隐患。进一步地，基于对发泡体系热能的降低，可提高全水配方中水的用量，突破现有技术中普通全水配方受低于5份水用量的限制，有效提高发泡效果，降低泡沫塑料的密度，增大网孔孔隙，并且降低原料成本。
作为优选实施例，获取温度不高于所述环境温度的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂，进行第一搅拌混合处理的步骤包括：获取温度为-6℃～0℃的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂，在转速为130～180转/分钟的条件下，搅拌混合100～150秒。本发明实施例温度为-6℃～0℃的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂，该温度范围的各原料组分既降低了原材料的初始内能，又确保了各原料组分的流动性在后续搅拌混合过程中能与其他原料组分迅速混合均匀，若原料组分温度过低，则流动性差，粘度大，不利于后续原料组分的混合。在转速为130～180转/分钟的条件下，搅拌混合100～150秒。在温度为0℃～5℃的条件下，将所述聚醚多元醇、所述季铵盐抗静电剂、所述凝胶催化剂、所述发泡催化剂、所述均泡剂和所述着色剂混合后以转速为130～180转/分钟搅拌混合100～150秒，即可将各原料组分混合均匀得到第一混合物，有利于后续各原料组分的均匀发泡。若搅拌速率太低，搅拌时间太短，则各原料组分混合不充分，无法得到混合均匀的第一混合物；若搅拌速率太高，搅拌时间太长，则各原料组分内能升高，不利于降低后续发泡反应的初始内能，影响发泡质量。在一些实施例中，原料的温度可以是-6℃、-5℃、-4℃、-3℃、-2℃、-1℃或0℃。所述第一搅拌混合处理的转速可以是130转/分钟、140转/分钟、150转/分钟、160转/分钟、170转/分钟或180转/分钟，搅拌混合时间可以是100秒、110秒、120秒、130秒、140秒或150秒。
作为优选实施例，所述聚醚多元醇选自数均分子量为2000～4000的聚醚三元醇。本发明实施例聚醚多元醇选自数均分子量为2000～4000的聚醚三元醇，该聚醚多元醇有合适的羟值，而且在低温下能保持较好的流动性，有利于后续各原料组分的混合反应。若分子量过小或过高，不但聚醚多元醇黏度不符合大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料工艺对初始黏度的要求，不利于后续的混合发泡反应，而且在化学发泡反应中反应热难以控制，不利于降低初始内能制备超轻质的大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。
在一些实施例中，所述聚醚多元醇选自数均分子量为3000的聚醚三元醇。本发明实施例分子量为3000的聚醚三元醇，其羟值为56㎎KOH/㎏，且低温环境下有较合适的流动性，有利于与其他原料组分的混合，有利于与各原料组分的发泡反应。
作为优选实施例，所述季铵盐抗静电剂选自：W-9D、Catafor PU、Rokamin SK-8、SH-105中的至少一种。本发明实施例选用的W-9D、Catafor PU、Rokamin SK-8、SH-105中的至少一种季铵盐抗静电剂，均能够减低大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的电阻，从而使大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料达到抗静电的目的。其中，W-9D主要成份是季胺盐及离子化物和多元醇溶剂配制的混合物；Catafor PU为英国ABM化学品公司生产的内添加型季铵盐抗静电剂；Rokamin SK-8为波兰Rokita工厂生产的内添加型活性季铵盐抗静电剂；SH-105为上海市合成洗涤剂厂生产的活性季铵盐类抗静电剂。在一些实施例中，所述季铵盐抗静电剂选自W-9D。
作为优选实施例，所述凝胶催化剂选自：二月桂酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二醋酸二丁基锡中的至少一种。本发明实施例采用的二月桂酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二醋酸二丁基锡中的至少一种凝胶催化剂均为有机锡催化剂，具有较好的稳定性，催化活性高，可催化原理组分中聚醚多元醇、异氰酸酯与水等原料组分之间的反应。在一些实施例中，凝胶催化剂选自二月桂酸二丁基锡，该凝胶催化剂沸点高，稳定性好，催化效率高。
作为优选实施例，所述发泡催化剂选自：A300、A-1、A33、C225中的至少一种。本发明实施例采用的A300、A-1、A33、C225中的至少一种发泡催化剂具有前发泡、高膨胀、收缩小等优点，催化剂活性高，用量少，调节该系列的用量，可控制发泡上升和凝胶时间。且发泡的大孔隙网状聚氨酯泡沫的强度良好、粘接力高，固化后的泡沫适用于密封堵漏，填空补缝，固定粘结，保温隔音。其中，A300在发泡起升后，减慢粘度增加速度，改善流动性。提供足够时间，让发泡原料平均分布模腔，但同时维持发泡配方的稳定性，不会塌泡。A-1是由质量分数为70％的双(二甲氨基乙基)醚与30％一缩二丙二醇(DPG)配成的发泡剂，对水的催化效力特别强，因此可使泡沫密度降低。并且，A-1与有机锡催化剂共用，能使泡沫塑料的生产宽容度明显地提高，确保在生产中不致因操作不小心或计量系统的微小误差而导致不必要的质量问题，生产出优质的软质泡沫塑料。A33是一种主要用作大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的凝胶催化剂，33％的三乙烯二胺溶液。C-225催化剂是用于快速脱模高回弹聚胺酯泡沫塑料的胺催化剂，可以使泡沫形成反应和熟化反应获得平衡，优化反应混合物的流动性，同时缩短脱模时间。在一些实施例中，所述发泡催化剂包括A300和A-1。
作为优选实施例，所述均泡剂选自：L620、B8232、L-580中的至少一种。本发明实施例采用的L620、B8232、L-580中的至少一种均泡剂，能够增加各组分的溶性，起着乳化泡沫物料，降低原料体系的表面张力，改善原料组分的混溶性；促进发泡初期气泡核的形成，调节泡孔结构，并稳定泡沫提高原料体系的稳定性及流动性，使其密度分布均匀的作用。其中，L-620均泡剂能够全面降低泡沫密度梯度，并使泡沫具有均匀的透气性；B8232是一种硅烷二醇共聚物硅油，能有效改善系统的乳化性能，能发挥其乳化扩散效果，使大孔隙网状聚氨酯泡沫的阻燃特性提高，减少阻燃剂用量及成本。L-580是非水解型表面活化剂，有利于制备低及极低密度的软性大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。在一些实施例中，所述均泡剂包括L620和B8232。
在一些实施中，所述着色剂包括但不限于将炭黑均匀分散到聚醚化合物中制成的膏状软质聚氨酯黑色浆料，在制备大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料中添加黑色着色剂，避免大孔隙网状聚氨酯泡沫随使用时间逐渐变黄的问题。
具体地，上述步骤S20中，获取温度为14℃～18℃的异氰酸酯，在温度为0℃～5℃的搅拌状态下，在所述第一混合物中添加水混合后，添加所述异氰酸酯进行第二搅拌处理，得到第二混合物。本发明实施例在温度为0℃～5℃的搅拌状态下，在所述第一混合物中添加水混合，避免将水与温度为-6℃～0℃的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂同时加入造成的水遇到低温原料组分结冰，不利于原料分散混合的问题，因此将上述原料混合成第一混合物后，再在同样的处理温度和搅拌的条件下添加配方量的水混合，然后再添加温度为14℃～18℃的异氰酸酯进行第二搅拌处理，得到待发泡的第二混合物，本发明实施例异氰酸酯的温度接近其凝固点温度，但又能保持较好的流动性。
作为优选实施例，所述在温度为0℃～5℃的搅拌状态下，在所述第一混合物中添加水混合的步骤包括：在温度为0℃～5℃转速为130～180转/分钟的搅拌状态下，在所述第一混合物中添加水混合处理5～15秒。本发明实施例将温度为-6℃～0℃的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂形成第一混合物后，在同样的温度和搅拌条件下加入水搅拌5～15秒将水初步分散到第一混合物中为后续聚合反应提供物质基础。在一些实施例中，在温度为0℃、1℃、2℃、3℃、4℃或5℃，转速为130转/分钟、140转/分钟、150转/分钟、160转/分钟、170转/分钟或180转/分钟的搅拌状态下，在所述第一混合物中添加水混合处理5秒、10秒或15秒。
作为优选实施例，添加所述异氰酸酯进行第二搅拌处理的步骤包括：添加所述异氰酸酯在转速为450～700转/分钟的条件下搅拌处理4～10秒。本发明实施例所述在温度为0℃～5℃的搅拌状态下，在所述第一混合物中添加水混合处理5～15秒后，立刻添加所述异氰酸酯在转速为450～700转/分钟的条件下搅拌处理4～10秒，通过高速短时间的搅拌迅速将异氰酸酯与其他原料组分混合均匀，避免搅拌混合时间过长影响发泡效果，得到待发泡的第二混合物。
作为优选实施例，所述异氰酸酯选自：甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种。本发明实施例采用的甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种异氰酸酯均含有多个异氰酸酯基，异氰酸酯结构中含有的不饱和键，具有高活性，容易与聚醚多元醇和水中的羟基等活性基团反应，生成大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。在一些优选实施例中，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯。
具体地，上述步骤S30中，对所述第二混合物进行发泡处理，得到超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。作为优选实施例，对所述第二混合物进行发泡处理的步骤包括：在温度为0℃～5℃条件下，将所述第二混合物注入到顶部设置有抽风换气装置的发泡设备中发泡150～180秒，将发泡箱内化学发泡反应中产生的气体及时排除至室外空气净化处理设备中，降低发泡反应产生的热量对发泡效果的影响，得到超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料块，再经去膜成网处理就得到超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。在一些实施例中，发泡设备可以是发泡箱、发泡桶等发泡容器，也可以是其他任何有利于发泡的设置装置。
在一些实施例中，超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的超低温制备方法，包括步骤：
将聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂分别存储在温度为-6℃～0℃的原料罐中，将异氰酸酯存储在温度为14℃～18℃的原料罐中，使各原料保持在一个较稳定的超低温状态下；
在温度为0℃～5℃的条件下，将温度为-6℃～0℃的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂混合以转速为130～180转/分钟搅拌混合100～150秒，得到第一混合物；然后在相同的温度和搅拌条件下加入水搅拌5～15秒后迅速加入温度为14℃～18℃的异氰酸酯，将转速调整为450～700转/分钟搅拌处理4～10秒，得到第二混合物产物；再将所述第二混合物注入到顶部设置有抽风换气装置的发泡箱中发泡150～180秒，得到超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料块，再经去膜成网处理就得到超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。
相应地，本发明实施例还提供了一种超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料，包括以下重量份数的原料组分：
本发明实施例提供的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料，包含有95～105份的聚醚多元醇，70～80份的异氰酸酯，2～5份的季铵盐抗静电剂，0.3～0.6份的凝胶催化剂，0.6～1.5份的发泡催化剂，0.3～0.8份的均泡剂，以及5～7份的水。本发明实施例通过化学发泡剂水等各原料组分及各自特定配方量的相互作用，使大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的有效孔径不低于2毫米，同时具有超低的密度，密度可低至15.536㎏/m3，远低于目前现有的大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的密度，超轻质的大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料降低了自身重量，在汽车、特种船舰、贮油罐、飞行器等装备中有更好的应用前景，同时降低了原料成本，更加经济环保。
作为优选实施例，所述聚醚多元醇选自数均分子量为2000～4000的聚醚三元醇。所述异氰酸酯选自：甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种。所述季铵盐抗静电剂选自：W-9D、W-9B、Catafor PU、Rokamin SK-8、SH-105中的至少一种。所述凝胶催化剂选自：二月桂酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二醋酸二丁基锡中的至少一种。所述发泡催化剂选自：A300、A-1、A33、C225中的至少一种。所述均泡剂选自：L620、B8232、L-580中的至少一种。本发明实施例各原料组分的特性在前述部分均有论述，在此不再赘述。
作为更优选实施例，所述发泡催化剂包括A300和A-1。所述均泡剂包括L620和B8232。所述超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料还包括重量份数为1～4份的着色剂。本发明实施例各原料组分的特性在前述部分均有论述，在此不再赘述。
在一些实施例中，超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料，包括以下重量份数的原料组分：
本发明实施例通过优化配方原料组分及其配方量，使大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料有更好的理化性能，更轻质大孔隙的网络结构。
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料及其超低温制备方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
实施例1
一种超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料，其制备包括步骤：
如附图2所示，将数均分子量为3000的聚醚三元醇、W-9D、二月桂酸二丁基锡、A300、A-1、L620、B8232和黑色浆料分别存储在装有冷气设备的-5～1℃的冷冻室的原料罐中，其中聚醚多元醇及其他辅料的原料罐的温度为-4～-6℃；
将甲苯二异氰酸酯存储在温度为15～25℃的冷藏室中的温度为15℃的原料罐中；
工作室的温度为0～5℃，首先将100份数均分子量为3000的聚醚三元醇、2.4份W-9D、0.48份二月桂酸二丁基锡、0.4份A300、0.5份A-1、0.2份L620、0.2份B8232和2.0份黑色浆料加入搅拌混合设备中以转速为150转/分钟搅拌混合120秒左右后；不用停止搅拌直接按配方加入6.4份水搅拌10秒左右，迅速加入75份甲苯二异氰酸酯，然后提速到500转/分搅拌4秒后；迅速将混合物注入发泡模箱内，进行发泡反应，同时开启强力抽风装置，抽走化学反应产生的气体和原料蒸汽，在发泡箱内得到想要的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料块泡。
将模箱从防火安全门移出室外，打开模箱取出成型的方块泡沫，经后期的去膜成网处理就得到超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。
对比例1
一种市售大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。
进一步的，为了验证本发明实施例制备的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料进步性，本发明实施例对实施例1制得的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料和对比例1聚氨酯泡沫塑料的密度和空隙情况进行了测试：
分别取1立方分米的实施例1制得的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料和对比例1聚氨酯泡沫塑料测量其重量，测试结果如附图1所示，本发明实施例1制备的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的密度为仅为15.536㎏/m3，显著低于对比例1现有聚氨酯泡沫塑料的密度23.555㎏/m3。
另外，根据飞行器油箱用抗静电抑爆泡沫材料测试标准MIL-PRF-87260A对实施例1制备的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的平均有效孔径进行了测试，经测试可知，其平均有效孔径大于2毫米。
通过上述测试可知，本发明实施例制备的聚氨酯泡沫塑料具有超轻质，低密度，网状孔隙大的特点，具有更好的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的超低温制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在环境温度为0℃～5℃的条件下，获取温度不高于所述环境温度的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂，进行第一搅拌混合处理，得到第一混合物；
获取温度为14℃～18℃的异氰酸酯，在温度为0℃～5℃的搅拌状态下，在所述第一混合物中添加水混合后，添加所述异氰酸酯进行第二搅拌处理，得到第二混合物；
对所述第二混合物进行发泡处理，得到超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。
2.如权利要求1所述的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的超低温制备方法，其特征在于，所述聚醚多元醇选自数均分子量为2000～4000的聚醚三元醇；和/或，
所述异氰酸酯选自：甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种；和/或，
所述季铵盐抗静电剂选自：W-9D、Catafor PU、Rokamin SK-8、SH-105中的至少一种；和/或，
所述凝胶催化剂选自：二月桂酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二醋酸二丁基锡中的至少一种；和/或，
所述发泡催化剂选自：A300、A-1、A33、C225中的至少一种；和/或，
所述均泡剂选自：L620、B8232、L-580中的至少一种。
3.如权利要求2所述的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的超低温制备方法，其特征在于，所述聚醚多元醇选自数均分子量为3000的聚醚三元醇；和/或，
所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯；和/或，
所述季铵盐抗静电剂选自W-9D；和/或，
所述凝胶催化剂选自二月桂酸二丁基锡；和/或，
所述发泡催化剂包括A300和A-1；和/或，
所述均泡剂包括L620和B8232。
4.如权利要求1～3任一所述的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的超低温制备方法，其特征在于，获取温度不高于所述环境温度的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂，进行第一搅拌混合处理的步骤包括：获取温度为-6℃～0℃的聚醚多元醇、季铵盐抗静电剂、凝胶催化剂、发泡催化剂、均泡剂和着色剂，在转速为130～180转/分钟的条件下，搅拌混合100～150秒。
5.如权利要求1～3任一所述的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的超低温制备方法，其特征在于，所述在温度为0℃～5℃的搅拌状态下，在所述第一混合物中添加水混合的步骤包括：在温度为0℃～5℃转速为130～180转/分钟的搅拌状态下，在所述第一混合物中添加水混合处理5～15秒；和/或，
添加所述异氰酸酯进行第二搅拌处理的步骤包括：添加所述异氰酸酯在转速为450～700转/分钟的条件下搅拌处理4～10秒。
6.如权利要求1～3任一所述的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料的超低温制备方法，其特征在于，对所述第二混合物进行发泡处理的步骤包括：在温度为0℃～5℃条件下，将所述第二混合物注入到顶部设置有抽风换气装置的发泡设备中发泡150～180秒，得到超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料。
7.一种超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，包括以下重量份数的原料组分：
8.如权利要求7所述的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述聚醚多元醇选自数均分子量为2000～4000的聚醚三元醇；和/或，
所述异氰酸酯选自：甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种；和/或，
所述季铵盐抗静电剂选自：W-9D、W-9B、Catafor PU、Rokamin SK-8、SH-105中的至少一种；和/或，
所述凝胶催化剂选自：二月桂酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二醋酸二丁基锡中的至少一种；和/或，
所述发泡催化剂选自：A300、A-1、A33、C225中的至少一种；和/或，
所述均泡剂选自：L620、B8232、L-580中的至少一种。
9.如权利要求8所述的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述发泡催化剂包括A300和A-1；和/或，
所述均泡剂包括L620和B8232；和/或，
所述超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料还包括重量份数为1～4份的着色剂。
10.如权利要求7～9任一所述的超轻质大孔隙网状聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，包括以下重量份数的原料组分：
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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