CN110982030A - 一种一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法，涉及聚氨酯技术领域,工艺采用设备为水平连续半高压聚氨酯发泡设备进行制备，配方中包含组合聚醚、组合异氰酸酯、相关助剂，以质量配比计，组合聚醚配比如下：聚醚多元醇组合物：80‑90份；阻燃剂：10‑20份；开孔剂：2‑10份;扩链剂：5‑10份,本发明的内容是克服现有技术的不足，提供一种一步法连续制备具有优良吸音性能的轻质聚氨酯半硬质泡沫的制法克服了传统箱式发泡工艺的缺点，有着箱泡无法比拟的混合系统；物料搅拌充分均匀，生产的产品气孔均匀细腻；相对箱式发泡产品具有更优良的吸音性能，更优良的韧性（抗拉强度，伸长率、撕裂强度）；生产效率大幅提高，产品收率高，质量稳定。

Description

一种一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯技术领域，尤其涉及一种一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法。
背景技术
目前，聚氨酯半硬质泡沫被广泛地应用于汽车发动机舱内作为缓冲抗震及吸音材料：发动机隔音垫、前围板、落水槽包覆等，而传统的汽车内发动机隔音垫大都用毛毡、玻纤等制作而成，即毛毡/玻纤+黑色无纺布等经过模压、冲切制成为汽车发动机隔音垫，一般具有气味大、重量大、现场环境污染大等缺点；目前的聚氨酯半硬泡大多采用箱式发泡工艺生产，该工艺具有产品气孔差、生产效率低、批次产品质量不稳定、产品收率低等缺点。
采用轻质聚氨酯半硬泡，可使汽车等轻量化，提高汽车等荷载能力；同时因为其具有优良的阻燃、耐温、吸音、易成型、低气味等优点，越来越受到重视，采用一步法连续生产工艺则完全克服了箱式发泡工艺的缺点，生产的产品气孔均匀细腻，相对箱式发泡产品具有更优良的吸音性能，更优良的韧性；同时生产效率大幅提高，产品收率高，质量稳定。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法，该工艺制备出的轻质聚氨酯半硬泡具有优良泡孔结构、优良的吸声性能，优良的韧性、且密度低。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法，工艺采用设备为水平连续半高压聚氨酯发泡设备进行制备，配方中包含组合聚醚、组合异氰酸酯、相关助剂，以质量配比计，组合聚醚配比如下：
聚醚多元醇组合物：80-90份；
阻燃剂：10-20份；
开孔剂：2-10份；
扩链剂：5-10份；
优选的，所述的组合聚醚与所述异氰酸酯及相关助剂的质量比为100:120-145:8-10。
优选的，所述的聚醚多元醇组合物包括高分子聚醚多元醇CHE-828与特殊聚醚多元醇CHE-304。
优选的，以质量配比计，所述的高分子聚醚多元醇CHE-828与特殊聚醚多元醇CHE-304的配比为8：2。
优选的，所述的阻燃剂为大分子烷基磷酸酯，大分子阻燃剂的添加能够增强产品的安全性；并且降低热压产生的小分子挥发。
优选的，所述的开孔剂为CHK-350A,开孔剂是一类特殊的表面活性剂，一般含疏水性和亲水性链段成基团，它的作用是降低泡沫的表面张力；促使泡孔破裂，提高聚氨酯泡沫塑料的开孔率，改善因闭孔造成的软质，同时也能够改善聚氨酯的吸声性能。
优选的，所述的扩链剂是丙三醇，扩链剂能够在线型的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，这样提高产品的韧性和弹性。
优选的，所述的组合异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯、二苯基二甲基异氰酸酯、改性异氰酸酯中的一种或多种。
优选的，所述的相关助剂是水、催化剂、硅油、热稳定剂。
本发明还提供了一种一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法，包括以下步骤：
组合聚醚的准备：按配比将聚醚多元醇组合物、阻燃剂、开孔剂、扩链剂加入组合聚醚搅拌釜（A料搅拌罐）中进行搅拌，调整温度至22-25℃；
组合异氰酸酯的准备：按配比将甲苯二异氰酸酯、二苯基二甲基异氰酸酯、改性异氰酸酯中的一种或多种加入异氰酸酯搅拌釜（B料搅拌罐）中进行搅拌，调整温度至22-25℃；
取异氰酸酯备用；
相关助剂的准备：将相关助剂水、催化剂、硅油、热稳定剂分别加入相应助剂料罐（简称：小料罐，即水料罐、催化剂料罐、硅油料罐、热稳定剂料罐中；
一步法连续生产工艺：待反应物料组合聚醚、组合异氰酸酯、相关助剂-水、催化剂、硅油、热稳定剂分别从相应料罐输送到计量系统；对各物料进行准确的计量，同时输送到混合系统进行充分混合；混合好的物料连续地浇注在纸模上；通过传送带的传动，把纸模中的物料不断的运送出去；块料反应定型后；根据需要将连续的块料切断成一定规格长度，之后，用带车运输到熟化场地，熟化时间为48小时以上，熟化后，按规格进行切片制成低密度聚氨酯半硬泡板材。
本发明的内容是克服现有技术的不足，提供一种一步法连续制备具有优良吸音性能的轻质聚氨酯半硬质泡沫的制法，且具有以下有益效果：
1.克服了传统箱式发泡工艺的缺点，有着箱泡无法比拟的混合系统；
2.物料搅拌充分均匀，生产的产品气孔均匀细腻；
3.相对箱式发泡产品具有更优良的吸音性能，更优良的韧性（抗拉强度，伸长率、撕裂强度）；
4.生产效率大幅提高，产品收率高，质量稳定。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
下列为本案中原料型号的说明：
聚醚多元醇828：采用江苏长华科技股份有限公司生产的聚醚多元醇828。
特殊聚醚多元醇CHE-304：采用江苏长华科技股份有限公司生产的特殊聚醚多元醇CHE-304。
阻燃剂烷基磷酸酯YK-7HF：采用亚克化学公司生产的阻燃剂烷基磷酸酯YK-7HF。
开孔剂CHK-350A：采用江苏长华科技股份有限公司生产的开孔剂CHK-350A。
扩链剂丙三醇：采用佳化化学股份有限公司生产的扩链剂丙三醇。
甲苯二异氰酸酯：采用沧州大化集团有限公司生产的甲苯二异氰酸酯。
8215：采用万华化学集团股份有限公司生产的8215。
8019：采用万华化学集团股份有限公司生产的8019。
催化剂Z131：采用亨斯迈化工生产的催化剂Z131。
硅油B4900：采用赢创特种化学上海有限公司生产的硅油B4900。
热稳定剂CS-23：采用上海启光工贸有限公司的热稳定剂CS-23。
水平连续发泡设备：采用石家庄奥斯特聚氨酯有限公司生产的设备。
实施例1：一种一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法方法，采用精密计量泵分别将配置好的组合聚醚、组合异氰酸酯及相关助剂-水、催化剂、硅油、热稳定剂分别从相应料罐输送到计量系统；并对各物料进行准确的计量，同时输送到混合系统进行充分混合；混合好的物料连续地浇注在纸模上；通过传送带的传动，把纸模中的物料不断的运送出去；块料反应定型后；进行切断，以制成轻质聚氨酯半硬泡泡沫体，步骤如下：
准备原料重量份数为：聚醚多元醇828 80份、特殊聚醚多元醇CHE-304 20份、阻燃剂烷基磷酸酯YK-7HF 12份、开孔剂CHK-350A 5份、扩链剂丙三醇 7份。
在常温常压下，按上述原料依次通过输料泵打入组合聚醚罐中搅拌1-2小时，均匀混合成组合聚醚料。用冷热循环机调温至22-25℃
准备原料重量份数为：甲苯二异氰酸酯 50份、8215 60份，8019 50份。
在常温常压下，按上述原料依次通过输料泵打入组合异氰酸酯罐中搅拌0.5-1小时，均匀混合成组合异氰酸酯料。用冷热循环机调温至22-25℃
相关助剂的准备：将相关助剂水8-15份、催化剂Z131 1-3份、硅油B4900 1-4份、热稳定剂CS-23 0.5-3份分别加入相应助剂料罐（简称：小料罐，即水料罐、催化剂料罐、硅油料罐、热稳定剂料罐中。
采用水平连续发泡设备进行发泡：反应物料组合聚醚、组合异氰酸酯、相关助剂-水、催化剂、硅油、热稳定剂分别从相应料罐输送到计量系统；对各物料进行准确的计量，同时输送到混合系统进行充分混合；各物料以质量计，输送比例为：组合聚醚：组合异氰酸酯：水：Z131:B4900:CS-23=100:129:6.45:0.97:1.2:0.4;混合好的物料连续地浇注在纸模上；通过传送带的传动，把纸模中的物料不断的运送出去；块料反应定型后；根据需要将连续的块料切断成一定规格长度。之后，用带车运输到熟化场地，熟化时间为48小时以上。熟化后，按规格进行切片制成低密度聚氨酯半硬泡板材。
最终制得产品密度为15-16KG/M；此轻质聚氨酯半硬质泡沫具有优良的泡孔结构，在低、中、高频率都具有优良的吸声性能。并且产品的韧性好，伸长、抗拉性能优良。可完全满足汽车发动机舱内作为缓冲抗震及吸音材料：发动机隔音垫、前围板、落水槽包覆等的用途。
实施例2：一种一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法方法，采用精密计量泵分别将配置好的组合聚醚、组合异氰酸酯及相关助剂-水、催化剂、硅油、热稳定剂分别从相应料罐输送到计量系统；并对各物料进行准确的计量，同时输送到混合系统进行充分混合；混合好的物料连续地浇注在纸模上；通过传送带的传动，把纸模中的物料不断的运送出去；块料反应定型后；进行切断，以制成轻质聚氨酯半硬泡泡沫体。步骤如下：
准备原料重量份数为：聚醚多元醇828 80份、特殊聚醚多元醇CHE-304 20份、阻燃剂烷基磷酸酯YK-7HF 12份、开孔剂CHK-350A 5份、扩链剂丙三醇 7份。
在常温常压下，按上述原料依次通过输料泵打入组合聚醚罐中搅拌1-2小时，均匀混合成组合聚醚料。用冷热循环机调温至22-25℃。
准备原料重量份数为：甲苯二异氰酸酯 70份、8215 50份，8019 40份。
在常温常压下，按上述原料依次通过输料泵打入组合异氰酸酯罐中搅拌0.5-1小时，均匀混合成组合异氰酸酯料。用冷热循环机调温至22-25℃
相关助剂的准备：将相关助剂水8-15份、催化剂Z131 1-3份、硅油B4900 1-4份、热稳定剂CS-23 0.5-3份分别加入相应助剂料罐（简称：小料罐，即水料罐、催化剂料罐、硅油料罐、热稳定剂料罐中。
采用水平连续发泡设备进行发泡：反应物料组合聚醚、组合异氰酸酯、相关助剂-水、催化剂、硅油、热稳定剂分别从相应料罐输送到计量系统；对各物料进行准确的计量，同时输送到混合系统进行充分混合；各物料以质量计，输送比例为：组合聚醚：组合异氰酸酯：水：Z131:B4900:CS-23=100:129:6.45:0.97:1.2:0.4;混合好的物料连续地浇注在纸模上；通过传送带的传动，把纸模中的物料不断的运送出去；块料反应定型后；根据需要将连续的块料切断成一定规格长度。之后，用带车运输到熟化场地，熟化时间为48小时以上。熟化后，按规格进行切片制成低密度聚氨酯半硬泡板材。
最终制得产品密度为15-16KG/M；此轻质聚氨酯半硬质泡沫具有优良的泡孔结构，在低、中、高频率都具有优良的吸声性能。并且产品的韧性好，伸长、抗拉性能优良。可完全满足汽车发动机舱内作为缓冲抗震及吸音材料：发动机隔音垫、前围板、落水槽包覆等的用途
对比例：箱式发泡制备轻质聚氨酯半硬泡，一种轻质聚氨酯半硬质泡沫的箱式发泡制备方法，包括如下工艺步骤:先将组合聚醚多元醇（A料）与组合异氰酸酯（B料）进行低速混合，搅拌转数控制在500-800转/min；混合均匀后，料温控制在25-27℃；然后加入相关助剂（C料）快速进行混合；混合后的物料喷洒在发泡木箱中，进行起发，待完全熟化,按需求进行切片制成低密度轻质聚氨酯半硬泡板材。
步骤如下：
准确称取聚醚多元醇828 80KG、特殊聚醚多元醇CHE-304 20KG、阻燃剂烷基磷酸酯YK-7HF 12KG、开孔剂CHK-350A 5KG、扩链剂丙三醇 7KG，经混合均匀制成组合聚醚多元醇（A料）；
准确称取甲苯二异氰酸酯 70KG、8215 50KG，8019 40KG，经混合均匀制成组合异氰酸酯（B料）；
准确称取水8KG、催化剂Z131 1.2KG、硅油B4900 1.5KG、热稳定剂CS-23 0.5KG。经混合均匀制成组合助剂（C料）；
先将A、B料按照重量比100:129混合搅拌30s，调温至25-27℃；之后按A:B:C=100:129:9.02加入C料后快速搅拌5s，搅拌转数控制在3500-6000转/min，混合后的物料喷洒在发泡木箱中，进行起发，乳白时间为10-13秒，自由发泡时间为110-120S，完全熟化时间为48小时。待完全熟化,按需求进行切片制成低密度轻质聚氨酯半硬泡板材。
实施例1、实施例2、对比例产品物性数据
Figure DEST_PATH_IMAGE002AA
通过上述表格的比对，可以看出实施例1、实施例2对比中，随着组合异氰酸酯中甲苯二异氰酸酯比例提高，对产品的伸长率有一定提升、硬度相应降低，抗拉强度及撕裂强度变化不大；可依据客户实际需求进行调整；在实施例2和对比中，采用箱式发泡工艺生产的产品抗拉强度、撕裂强度及伸长率均不如实施例2，并且气孔的细腻度也不如实施例2。
实施例2与对比例产品切片泡孔对比
Figure DEST_PATH_IMAGE001
通过上述表格的比对，可以看出实施例2产品的泡孔细腻均匀；对比例产品的泡孔乱而粗糙。
因此可得出采用一步法连续生产工艺所制备的产品在产品的抗拉强度、伸长率、撕裂强度及泡孔等方面的性能均优于采用箱式发泡工艺生产的产品。
实施例1、实施例2、对比例产品在400-10000Hz之间的吸声性能数据 (15mm板材）
Figure DEST_PATH_IMAGE006A
通过上述表格的比对，可以看出实施例1、实施例2以及对比例3都有一定的吸声性能，通过对比实施例1与实施例2，可以发现在频率400-10000Hz的范围内，实施例1和实施例2的吸声性能接近；通过对比实施例2和对比例，可以发现在频率400-10000Hz的范围内，实施例2的吸声性能强于对比例。
因此可得出采用一步法连续生产工艺所制备的产品在产品，在频率400-10000Hz的范围内的吸声性能优于采用箱式发泡工艺生产的产品的吸声性能。这主要得益于一步法连续工艺生产产品的优异泡孔。使用本发明生产的轻质聚氨酯半硬质泡沫密度也较低。聚氨酯半硬质泡沫的密度为15kg/m3左右。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法，其特征在于，采用设备为水平连续半高压聚氨酯发泡设备进行制备，配方中包含组合聚醚、组合异氰酸酯、相关助剂，以质量配比计：组合聚醚包含以下成分：
聚醚多元醇组合物：80-90份；
阻燃剂：10-20份；
开孔剂：2-10份；
扩链剂：5-10份。
2.根据权利要求1所述的一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法，其特征在于，其特征在于，所述的组合聚醚与所述异氰酸酯及相关助剂的质量比为100:120-145:8-10。
3.根据权利要求2所述的一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法，其特征在于，所述的聚醚多元醇组合物包括高分子聚醚多元醇CHE-828与特殊聚醚多元醇CHE-304。
4.根据权利要求3所述的一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法，其特征在于，以质量配比计，所述的高分子聚醚多元醇CHE-828与特殊聚醚多元醇CHE-304的配比为8：2。
5.根据权利要求1所述的一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法，其特征在于，所述的阻燃剂为大分子烷基磷酸酯YK-7HF。
6.根据权利要求1所述的一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法，其特征在于，所述的开孔剂为350A。
7.根据权利要求1所述的一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法，其特征在于，所述的扩链剂为丙三醇。
8.根据权利要求1所述的一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法，其特征在于，所述的组合异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯、二苯基二甲基异氰酸酯、改性异氰酸酯中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法，其特征在于，所述的相关助剂是水、催化剂、硅油、热稳定剂。
10.根据上述权利要求1-9任意一项所述的一步法制备轻质聚氨酯半硬泡的连续生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1组合聚醚的准备：按配比将聚醚多元醇组合物、阻燃剂、开孔剂、扩链剂加入组合聚醚搅拌釜（A料搅拌罐）中进行搅拌，调整温度至22-25℃；
S2组合异氰酸酯的准备：按配比将甲苯二异氰酸酯、二苯基二甲基异氰酸酯、改性异氰酸酯中的一种或多种加入异氰酸酯搅拌釜（B料搅拌罐）中进行搅拌，调整温度至22-25℃；
S3相关助剂的准备：将相关助剂水、催化剂、硅油、热稳定剂分别加入相应助剂料罐中；
S4一步法连续生产工艺：待反应物料组合聚醚、组合异氰酸酯、相关助剂-水、催化剂、硅油、热稳定剂分别从相应料罐输送到计量系统；对各物料进行准确的计量，同时输送到混合系统进行充分混合；混合好的物料连续地浇注在纸模上；通过传送带的传动，把纸模中的物料不断的运送出去；块料反应定型后；根据需要将连续的块料切断成一定规格长度，之后，用带车运输到熟化场地，熟化时间为48小时以上；熟化后，按规格进行切片制成低密度聚氨酯半硬泡板材。
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