CN110790884A - 块泡用组合聚醚、聚氨酯原料组合物、聚氨酯块泡及其制备方法 - Google Patents

块泡用组合聚醚、聚氨酯原料组合物、聚氨酯块泡及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种块泡用全水组合聚醚，以重量百分数计，其由以下原料组分制成：聚酯多元醇：10‑30％，聚醚多元醇：40‑60％，泡沫稳定剂：2‑3％，化学发泡剂：3.5‑4.5％，催化剂：2‑4％，阻燃剂：10‑30％，其中，所述聚酯多元醇为芳香族二元酸聚酯多元醇，25℃下粘度为8000‑12000mPa.s，酸值小于等于1.0mgKOH/g，羟值为170‑180mgKOH/g；所述聚醚多元醇为蔗糖聚醚多元醇，25℃下粘度为3000‑5000mPa.s，羟值为320‑420mgKOH/g。本申请还涉及包括上述组合聚醚的聚氨酯原料组合物、聚氨酯块泡及其制备方法。本申请采用全水化学发泡，制得的聚氨酯块泡密度分布均匀、抗压强度大、尺寸稳定性好、防潮隔音性能好，热传导率中等，阻燃性能高，是一种零ODP，低GWP值的环保聚氨酯材料。

Description

块泡用组合聚醚、聚氨酯原料组合物、聚氨酯块泡及其制备 方法
技术领域
本申请涉及聚氨酯技术领域。具体来说，本申请涉及一种块泡用组合聚醚、聚氨酯原料组合物、聚氨酯块泡及其制备方法。
背景技术
目前，国内有一定数量从事硬质聚氨酯块泡生产的企业。硬质聚氨酯块泡大都采用密闭箱式发泡的生产方式，箱式发泡模具的尺寸一般为：长度1000-4000mm、宽度1000-1200mm、厚度300-800mm。由于生产过程中密闭式发泡，发泡过程产生很大的胀力，块泡还需要熟化10～20小时后，才可以从模具中取出；然后根据要求切割成所需厚度的聚氨酯板，用于冷藏车、中央空调管道的保温；也可以切割成管壳，用于管道、罐体的保温；还可以切割成2-5mm聚氨酯切片，可用作防潮隔音层。
但现今多数企业生产A料大都使用的是物理发泡剂，如HCFC系列发泡剂，HFC系列发泡剂等。同时也有少数企业使用环戊烷。HCFC系列发泡剂对臭氧层具有一定破坏，HFC系列会造成温室效应，加速全球变暖，而环戊烷易燃易爆，对生产过程中的安全具有极高的要求，同时泡沫阻燃性能会大幅下降。
因此，随着国家对环保及安全的要求越来越高，市场亟需一种用于制备硬质聚氨酯块泡时可开模生产，制备的硬质聚氨酯块泡密度均匀、导热系数中等、泡孔细腻、尺寸稳定性高、压缩强度高、具有一定阻燃性能且安全环保的组合聚醚。
发明内容
本申请之目的在于提供一种块泡用全水组合聚醚，避免使用了产生臭氧层破坏以及加速温室效应的物理发泡剂，以及高危险系数的环戊烷发泡剂，采用全水化学发泡，制得的泡沫密度分布均匀、抗压强度大、尺寸稳定性好、防潮隔音性能好，热传导率中等，阻燃性能高。
本申请还提供一种包括如上所述的块泡用组合聚醚的聚氨酯原料组合物。
本申请还提供一种利用如上所述的聚氨酯原料组合物制备聚氨酯块泡的方法。
本申请还提供一种通过如上所述的方法制备的聚氨酯块泡。
为了解决上述技术问题，本申请提供下述技术方案。
在第一方面中，本申请提供一种块泡用全水组合聚醚，其特征在于，以重量百分数计，所述块泡用全水组合聚醚由以下原料组分制成：
聚酯多元醇：10-30％，
聚醚多元醇：40-60％，
泡沫稳定剂：2-3％，
化学发泡剂：3.5-4.5％，
催化剂：2-4％，
阻燃剂：10-30％，
其中，所述聚酯多元醇为芳香族二元酸聚酯多元醇，25℃下粘度为8000-12000mPa.s，酸值小于等于1.0mgKOH/g，羟值为170-180mgKOH/g；
其中，所述聚醚多元醇为蔗糖聚醚多元醇，25℃下粘度为3000-5000mPa.s，羟值为320-420mgKOH/g。
在第一方面的一种实施方式中，所述泡沫稳定剂为硅酮类表面活性剂；
所述化学发泡剂为水；
所述催化剂为胺类催化剂和/或有机金属类催化剂；
所述阻燃剂为磷酸酯类催化剂。
在第一方面的一种实施方式中，所述泡沫稳定剂为赢创德固赛集团生产的硅酮表面活性剂B8545与江苏美思德化学股份有限公司AK8872组成的质量比为:1：1～2：1的表面活性剂混合物；
所述化学发泡剂为去离子水；
所述催化剂为N，N-二甲基环己胺、异辛酸钾和Dabco TMR-2中的一种或几种；
所述阻燃剂为三(氯异丙基)磷酸酯和/或磷酸三乙酯。
在第一方面的一种实施方式中，所述催化剂为N，N-二甲基环己胺、异辛酸钾和Dabco TMR-2的混合物。
在第二方面中，本申请提供一种聚氨酯原料组合物，其特征在于，所述聚氨酯原料组合物包括A组分和B组分，其中A组分为如权第一方面所述的块泡用全水组合聚醚，B组分为异氰酸酯。
在第二方面的一种实施方式中，所述异氰酸酯包括多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
在第二方面的一种实施方式中，A组分和B组分的质量比为1：(1.4-1.5)。
在第三方面中，本申请提供一种使用如二方面所述的聚氨酯原料组合物来制备聚氨酯块泡的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：制备A组分；
将所述聚酯多元醇、聚醚多元醇、泡沫稳定剂、化学发泡剂和阻燃剂搅拌混合第一预定时间段，得到所述A组分；
S2：制备聚氨酯块泡；
将A组分与B组分按照预定重量配比，经高压发泡机混合发泡成型，经过熟化后开模，得到所述聚氨酯块泡。
在第三方面的一种实施方式中，在步骤S1中，所述第一预定时间段为40-60分钟。
在第四方面中，本申请提供一种如通过如第三方面所述的方法制备的聚氨酯块泡。
与现有技术相比，本发明的积极效果在于本发明通过使用结构性阻燃聚酯多元醇PE-B175以及具有高强度、低粘度、熟化快特点的聚醚多元醇R4110以及全水发泡的特点提供一种块泡用全水组合聚醚，避免使用了产生臭氧层破坏以及加速温室效应的物理发泡剂，以及高危险系数的环戊烷发泡剂，采用全水化学发泡，制得的泡沫密度分布均匀、抗压强度大、尺寸稳定性好、防潮隔音性能好，热传导率中等，阻燃性能高，是一种零ODP，低GWP值的环保聚氨酯材料。
此外，本发明A组分料是在常温下进行生产，既节能又减少了能耗以及繁杂的操作。经检测，此块泡用全水组合聚醚产品可以达到以下指标，完全可以达到相关标准的规定：
整体密度：60±6kg/m3
导热系数：≤0.032W/mk
压缩强度：≥200kPa
吸水率：≤1％
闭孔率：≥94％
高温尺寸稳定性(100℃,48h)：≤1％
氧指数：≥24％。
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。还应指出，本文中的术语“第一”、“第二”等不限定先后顺序，只是为了区分不同结构的物质。
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。
在一种具体实施方式中，以重量百分数计：本发明所述的块泡用全水组合聚醚，由以下原料组分制成：
聚酯多元醇：10-30％
聚醚多元醇：40-60％
泡沫稳定剂：2-3％
化学发泡剂：3.5-4.5％
催化剂：2-4％
阻燃剂：10-30％。
在一种具体实施方式中，聚酯多元醇为芳香族二元酸多元醇，粘度为8000-12000mPa.s/25℃，酸值小于等于1.0mgKOH/g，羟值为170-180mgKOH/g。优选为山东一诺威聚氨酯股份有限公司PE-B175，是苯酐及其它芳香族二元酸系列多元醇。
在一种具体实施方式中，聚醚多元醇为蔗糖聚醚多元醇，粘度为3000-5000mPa.s/25℃，羟值为320-420mgKOH/g，水分小于0.1wt％。优选上海东大化学有限公司R4110。
本发明选用蔗糖系列聚醚多元醇R4110与苯酐及其它芳香族二元酸系列聚酯多元醇PE-B175搭配，利用PE-B175结构性阻燃以及R4110高强度、低粘度、熟化快的特点，有效保证了全水块泡熟化速度、流动性、阻燃性以及抗压强度。
在一种具体实施方式中，所述泡沫稳定剂优选为赢创德固赛集团的硅酮表面活性剂B8545与江苏美思德化学股份有限公司AK8872组成的质量比为:1：1～2：1的表面活性剂。
所述的发泡剂为水，优选地为去离子水。
所述催化剂为胺类催化剂N，N-二甲基环己胺、金属盐类催化剂异辛酸钾，季铵盐类催化剂Dabco TMR-2，均为空气化工市售产品。
所述阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂，优选为TCPP(三(氯异丙基)磷酸酯)、TEP(磷酸三乙酯)，两种阻燃剂均为市场常规阻燃剂。在一种具体实施方式中，所述阻燃剂为三磷酸酯和磷酸三乙酯的混合物。
在一种具体实施方式中，本申请提供一种聚氨酯原料组合物，其包括A组分和B组分，A组分和B组分的重量百分比为1：1.4-1.5，其中A组分为如上所述的组合聚醚；B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
在一种具体实施方式中，本申请提供一种块泡用全水组合聚醚的制备方法，其包括向反应釜中加入聚醚多元醇、聚酯多元醇、泡沫稳定剂、化学发泡剂、阻燃剂，常温搅拌40-60分钟，即可装桶，得到所述组合聚醚。
在一种具体实施方式中，本申请提供一种制备聚氨酯块泡的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
制备A组分：向反应釜中加入聚醚多元醇、聚酯多元醇、泡沫稳定剂、化学发泡剂、阻燃剂，常温搅拌40-60分钟，即可装桶；
制备B组分：B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯，直接装桶；
使用时将A组分与B组分按照A:B＝100:150的重量配比，经高压发泡机混合发泡成型，经过一定时间熟化开模即可得到块泡成品。
在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明中的百分比为各成分占原料总量的质量百分比。
实施例
下面将结合本申请的实施例，对本申请的技术方案进行清楚和完整的描述。如无特别说明，所用的试剂和原材料都可通过商业途径购买。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
在下述实施例中，性能参数所用的测试标准如下：
整体密度：(GB/T 6343)
导热系数：(GB/T 10295)
压缩强度：(GB/T 8813)
吸水率：(GB/T 8810)
闭孔率：(GB/T 10799)
高温尺寸稳定性(100℃,48h)：(GB/T 8811)
氧指数：(GB/T 2406.2)
实施例
实施例1
制备100公斤A组分料，称量以下原料：
聚酯多元醇PE-B175：10kg，聚醚多元醇R4110：50kg，稳定剂B8545：1kg，AK-8872:1kg，去离子水4.5kg，PC8(N,N二甲基环己胺)：0.2kg，K15：2.8kg，TMR-02：0.5kg，TCPP：20kg，TEP：10kg。
向反应釜中加入PE-B175、R4110、B8545、AK-8872、去离子水、PC8、K15、TMR-02以及TCPP、TEP，常温搅拌40-60分钟，取出后进行检验，满足设定发泡参数后即可得到合格的A料产品，装桶入库。
将A组分与B组分按照A:B＝100:150的重量配比，经高压发泡机混合发泡成型，经过一定时间熟化开模即可得到块泡成品。测试泡沫制品指标如下：
整体密度：59kg/m3
导热系数：0.029W/mk
压缩强度：215kPa
吸水率：0.67％
闭孔率：94.6％
高温尺寸稳定性(100℃,48h)：0.45％
氧指数：24.7％
性能可达到标准规定的性能要求。
实施例2
制备100公斤A组分料，称量以下原料：
聚酯多元醇PE-B175：15kg，聚醚多元醇R4110：60kg，稳定剂B8545：2kg，AK-8872:1kg，去离子水3.0kg，PC8(N,N二甲基环己胺)：0.4kg，K15：1.3kg，TMR-02：0.3kg，TCPP：10kg，TEP：7kg。
向反应釜中加入PE-B175、R4110、B8545、AK-8872、去离子水、PC8、K15、TMR-02以及TCPP、TEP，常温搅拌40-60分钟，取出后进行检验，满足设定发泡参数后即可得到合格的A料产品，装桶入库。
将A组分与B组分按照A:B＝100:145的重量配比，经高压发泡机混合发泡成型，经过一定时间熟化开模即可得到块泡成品。测试泡沫制品指标如下：
整体密度：61kg/m3
导热系数：0.030W/mk
压缩强度：223kPa
吸水率：0.69％
闭孔率：94.3％
高温尺寸稳定性(100℃,48h)：0.25％
氧指数：24.4％
性能可达到标准规定的性能要求。
实施例3
制备100公斤A组分料，称量以下原料：
聚酯多元醇PE-B175：30kg，聚醚多元醇R4110：40kg，稳定剂B8545：1.5kg，AK-8872:1kg，去离子水3.5kg，PC8(N,N二甲基环己胺)：0.1kg，K15：3.2kg，TMR-02：0.9kg，TCPP：7kg，TEP：3kg。
向反应釜中加入PE-B175、R4110、B8545、AK-8872、去离子水、PC8、K15、TMR-02以及TCPP、TEP，常温搅拌40-60分钟，取出后进行检验，满足设定发泡参数后即可得到合格的A料产品，装桶入库。
将A组分与B组分按照A:B＝100:150的重量配比，经高压发泡机混合发泡成型，经过一定时间熟化开模即可得到块泡成品。测试泡沫制品指标如下：
整体密度：63kg/m3
导热系数：0.031W/mk
压缩强度：234kPa
吸水率：0.27％
闭孔率：94.2％
高温尺寸稳定性(100℃,48h)：0.24％
氧指数：24.5％
性能可达到标准规定的性能要求。
通过上述实施例可知，本申请采用全水化学发泡，制得的聚氨酯块泡密度分布均匀、抗压强度大、尺寸稳定性好、防潮隔音性能好，热传导率中等，阻燃性能高，是一种零ODP，低GWP值的环保聚氨酯材料。
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 (10)

1.一种块泡用全水组合聚醚，其特征在于，以重量百分数计，所述块泡用全水组合聚醚由以下原料组分制成：
聚酯多元醇：10-30％，
聚醚多元醇：40-60％，
泡沫稳定剂：2-3％，
化学发泡剂：3.5-4.5％，
催化剂：2-4％，
阻燃剂：10-30％，
其中，所述聚酯多元醇为芳香族二元酸聚酯多元醇，25℃下粘度为8000-12000mPa.s，酸值小于等于1.0mgKOH/g，羟值为170-180mgKOH/g；
其中，所述聚醚多元醇为蔗糖聚醚多元醇，25℃下粘度为3000-5000mPa.s，羟值为320-420mgKOH/g。
2.如权利要求1所述的块泡用全水组合聚醚，其特征在于，所述泡沫稳定剂为硅酮类表面活性剂；
所述化学发泡剂为水；
所述催化剂为胺类催化剂和/或有机金属类催化剂；
所述阻燃剂为磷酸酯类催化剂。
3.如权利要求2所述的块泡用全水组合聚醚，其特征在于，所述泡沫稳定剂为赢创德固赛集团生产的硅酮表面活性剂B8545与江苏美思德化学股份有限公司AK8872组成的质量比为:1：1～2：1的表面活性剂混合物；
所述化学发泡剂为去离子水；
所述催化剂为N，N-二甲基环己胺、异辛酸钾和Dabco TMR-2中的一种或几种；
所述阻燃剂为三(氯异丙基)磷酸酯和/或磷酸三乙酯。
4.如权利要求2所述的块泡用全水组合聚醚，其特征在于，所述催化剂为N，N-二甲基环己胺、异辛酸钾和Dabco TMR-2的混合物。
5.一种聚氨酯原料组合物，其特征在于，所述聚氨酯原料组合物包括A组分和B组分，其中A组分为如权利要求1-4中任一项所述的块泡用全水组合聚醚，B组分为异氰酸酯。
6.如权利要求5所述的聚氨酯原料组合物，其特征在于，所述异氰酸酯包括多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
7.如权利要求5所述的聚氨酯原料组合物，其特征在于，A组分和B组分的质量比为1：(1.4-1.5)。
8.一种使用如权利要求5-7中任一项所述的聚氨酯原料组合物来制备聚氨酯块泡的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：制备A组分；
将所述聚酯多元醇、聚醚多元醇、泡沫稳定剂、化学发泡剂和阻燃剂搅拌混合第一预定时间段，得到所述A组分；
S2：制备聚氨酯块泡；
将A组分与B组分按照预定重量配比，经高压发泡机混合发泡成型，经过熟化后开模，得到所述聚氨酯块泡。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述第一预定时间段为40-60分钟。
10.一种如通过如权利要求8或9所述的方法制备的聚氨酯块泡。
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