CN114057974A - 一种聚氨酯低放热发泡复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚氨酯低放热发泡复合材料，包括按照质量比为1：0.9～1.1比例进行反应制备低放热量泡体的A组份与B组份；其中所述A组份原料按质量份数计包括：10～40份聚醚多元醇，5～30份聚酯多元醇，0.5～5份催化剂，0.5～5份表面活性剂，10～23份发泡剂，20～30份阻燃剂，1～20份溶剂；其中所述B组份的原料按质量份数计为：70～89份多异氰酸酯，0～10份增塑剂，1～20份相变材料，0～10份树脂。本发明通过调整反应双组份料原料成分及比例，控制产生热量的主要成分聚醚多元醇、聚酯多元醇与多异氰酸酯反应成分，并通过发泡剂、相变材料为吸热材料吸收热量降低反应产生的温度，来达到控制热量产生，从而避免产生高温现象。

Description

一种聚氨酯低放热发泡复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯复合材料技术领域，更具体地说，特别涉及一种聚氨酯低放热发泡复合材料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯硬泡使用广泛，其发泡后重量轻，发泡密度可调整，有较好的保温性能，防水隔音效果好，目前大量应用于保温、仿木、填充、封堵等领域，其一般由双组份组成，俗称黑白料，根据不同性能要求，调配两种组份按比例混合反应，发泡成品。
目前使用的聚氨酯泡沫在反应过程中，会产生大量的热量，导致反应温度升高，有时反应中心温度达到最高时，会使泡沫炭化，俗称“烧心”，更为严重的是反应产生的高温，使泡体产生自燃现象，容易发生火灾等危险事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚氨酯低放热发泡复合材料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种聚氨酯低放热发泡复合材料，包括按照质量比为1：0.9～1.1比例进行反应制备低放热量泡体的A组份与B组份；
其中所述A组份原料按质量份数计包括：10～40份聚醚多元醇，5～30份聚酯多元醇，0.5～5份催化剂，0.5～5份表面活性剂，10～23份发泡剂，20～30份阻燃剂，1～20份溶剂；
其中所述B组份的原料按质量份数计为：70～89份多异氰酸酯，0～10份增塑剂，1～20份相变材料，0～10份树脂。
优选地，所述阻燃剂为氢氧化铝、三氧化二锑、三(2-羰基乙基)磷盐酸盐、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯、多聚磷酸铵中的一种或多种的混合物
优选地，所述相变材料为52#石蜡、五水硫酸铜、三水醋酸钠、十水合硫酸钠、五水硫代硫酸钠的一种或多种的混合物。
优选地，所述溶剂为二阶酸酯DBE、甲基膦酸二甲酯、丙酮、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种的混合物。
优选地，所述催化剂为三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、N,N-二甲基苄胺、二甲基环己胺、三(二甲氨基丙基)六氢三嗪、醋酸钾、油酸钾、二甲氨基乙氧基乙醇、双吗啉二乙基醚、二丁基锡二月桂酸酯中的一种或多种混合物。
优选地，所述表面活性剂为吐温-80、十二烷基苯磺酸钠、硅油8805、月桂酸聚氧乙烯酯、月桂醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷0810、硅烷偶联剂KH550中的一种或多种的混合物。
优选地，所述树脂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或两种的混合物。
聚氨酯低放热发泡复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A组份的制备：向搅拌釜中加入聚醚多元醇和聚酯多元醇，搅拌过程中加入催化剂、表面活性剂、发泡剂、阻燃剂及溶剂，搅拌1～2h，即得到低放热量聚氨酯发泡复合材料A组份；
B组份的制备：向搅拌釜中加入多异氰酸酯，搅拌过程中加入增塑剂、树脂、相变材料，搅拌1～1.5h，即得到低放热量聚氨酯发泡复合材料B组份。
发泡注模：将A组分加入高压发泡机中，然后加入B组分，得到混合料；升温高压发泡机至60℃，保持高压发泡机压力3min，然后将混合料注入模具中发泡成型，即得到低放热发泡复合材料，其反应过程中心温度低，不易产生烧心导致的自燃，不易引燃低燃点接触物。
优选地，所述A组分的发泡温度为25～35℃，压力为10～15MPa。
优选地，所述B组分的发泡温度为25～35℃，压力为8～12MPa。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过调整反应双组份料原料成分及比例，控制产生热量的主要成分聚醚多元醇、聚酯多元醇与多异氰酸酯反应成分，并通过发泡剂、相变材料为物理吸热材料吸收热量降低反应产生的温度，来达到控制热量产生，从而避免产生高温现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的实施例试验数据对照表。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本申请的各实施例中所用的原料，均为市售。
聚醚多元醇为分子量不高于10000的聚醚多元醇，官能度2-8，羟值≤900mgKOH/g，包括聚醚220、聚醚305、聚醚4110、聚醚403、聚醚635中的一种或多种的混合物；
聚酯多元醇为分子量不高于10000的聚酯多元醇，官能度2，羟值≤500mgKOH/g；
催化剂为三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、N,N-二甲基苄胺、二甲基环己胺、三(二甲氨基丙基)六氢三嗪、醋酸钾、油酸钾、二甲氨基乙氧基乙醇、双吗啉二乙基醚、二丁基锡二月桂酸酯中的一种或多种混合物；
表面活性剂为吐温-80、十二烷基苯磺酸钠、硅油8805、月桂酸聚氧乙烯酯、月桂醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷0810、硅烷偶联剂KH550中的一种或多种的混合物；
发泡剂为蒸馏水、二氯甲烷、一氟二氯乙烷、五氟丙烷、甲酸甲酯、环戊烷、正戊烷中的一种或多种的混合物；
阻燃剂为氢氧化铝、三氧化二锑、三(2-羰基乙基)磷盐酸盐、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯、多聚磷酸铵中的一种或多种的混合物；
溶剂为二阶酸酯DBE、甲基膦酸二甲酯、丙酮、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种的混合物；
多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-50、多亚甲基多苯基异氰酸酯PAPI中的一种或多种的混合物；
增塑剂为甘油、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡52、聚乙二醇400、聚乙二醇600中的一种或多种的混合物；
树脂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或多种的混合物，聚丙烯酸钠树脂为800-5000万分子量的聚丙烯酸钠树脂，聚丙烯酰胺树脂为600-1200万分子量的阴离子聚丙烯酰胺；
相变材料为52#石蜡、五水硫酸铜、三水醋酸钠、十水合硫酸钠、五水硫代硫酸钠的一种或多种的混合物。
实施例一
组份A的制备：向搅拌釜中加入聚醚多元醇4110（平均4官能度，羟值400-500mgKOH/g）40kg、聚酯多元醇315B（2官能度，羟值300-350mgKOH/g）14kg，搅拌过程中加入二甲基环己胺0.4kg、双吗啉二乙基醚0.6kg、吐温-80表面活性剂1kg、蒸馏水0.5kg、五氟丙烷9.5kg、多聚磷酸铵14kg、三(2-羰基乙基)磷盐酸盐15kg、DBE二阶酸酯5kg，搅拌2h，即得到低放热量聚氨酯发泡复合材料A组份；
组份B的制备：向搅拌釜中加入多亚甲基多苯基异氰酸酯80kg和二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI-50）2kg，加入邻苯二甲酸二丁酯3kg、聚丙烯酸钠树脂2kg、相变材料52#石蜡13kg，搅拌1h均匀后出料，即得到低放热量聚氨酯发泡复合材料B组份。
对实施例一制备得到的产品进行性能检测，检测结果如下：
将组份A与组份B按照质量比为1：1.1的比例混合，20℃发泡反应，其乳化时间40s，拉丝时间350s，脱粘时间600s，芯密度50kg/m3，抗压强度250kPa，最高反应温度75℃（按照AQ 1089标准中最高反应温度测定方法测试）。
实施例二
组份A的制备：向搅拌釜中加入聚醚多元醇4110（平均4官能度，羟值400-500mgKOH/g）20kg、聚醚多元醇635（平均5-6官能度，羟值480-540mgKOH/g）10kg、聚酯多元醇315B（2官能度，羟值300-350mgKOH/g）20kg，搅拌过程中加入三乙烯二胺0.4kg、五甲基二乙烯三胺0.1kg、醋酸钾1kg、硅油8805表面活性剂1.2kg、蒸馏水0.3kg、一氟二氯乙烷15kg、氢氧化铝7kg、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯20kg、甲基膦酸二甲酯5kg，搅拌1.5h，即得到低放热量聚氨酯发泡复合材料A组份；
组份B的制备：向搅拌釜中加入多亚甲基多苯基异氰酸酯80kg，加入52#氯化石蜡2kg、聚丙烯酸钠树脂2kg、相变材料三水醋酸钠14kg、52#石蜡2kg，搅拌1.5h均匀后出料，即得到低放热量聚氨酯发泡复合材料B组份。
对实施例2制备得到的产品进行性能检测，检测结果如下：
将组份A与组份B按照质量比为1：1的比例混合，20℃发泡反应，其乳化时间30s，拉丝时间300s，脱粘时间550s，芯密度46kg/m3，抗压强度200kPa，最高反应温度69℃（测定方法与实施例一相同）。
实施例三：
组份A的制备：向搅拌釜中加入聚醚多元醇220（平均2官能度，羟值30-90mgKOH/g）5kg、聚醚多元醇4110（平均4官能度，羟值400-500mgKOH/g）10kg、聚醚多元醇635（平均6官能度，羟值480-540mgKOH/g）15kg、聚酯多元醇315B（2官能度，羟值300-350mgKOH/g）20kg，搅拌过程中加入N,N-二甲基苄胺0.55kg、二丁基锡二月桂酸酯0.05kg、三(二甲氨基丙基)六氢三嗪0.3kg、硅油8805表面活性剂0.9kg、月桂醇聚氧乙烯醚0.2kg、一氟二氯乙烷14kg、二氯甲烷3kg、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯30kg、甲基膦酸二甲酯1kg，搅拌1.5h，即得到低放热量聚氨酯发泡复合材料A组份；
组份B的制备：向搅拌釜中加入多亚甲基多苯基异氰酸酯85kg，加入聚乙二醇（400）1kg、聚丙烯酸钠树脂1kg、聚丙烯酰胺树脂0.2kg、十水合硫酸钠11kg、52#石蜡1.8kg，搅拌1h均匀后出料，即得到低放热量聚氨酯发泡复合材料B组份。
对实施例三制备得到的产品进行性能检测，检测结果如下：
将组份A与组份B按照质量比为1：0.9的比例混合，20℃发泡反应，其乳化时间60s，拉丝时间400s，脱粘时间600s，芯密度40kg/m3，抗压强度188kPa，最高反应温度65℃（测定方法与实施例一相同）。
实施例一、实施例二和实施例三测定的数据如图1所示，可以看出以上实施例中，其最高反应温度均不超过75℃，能够避免反应时，其中心温度过高而造成会使泡沫炭化。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚氨酯低放热发泡复合材料，其特征在于：包括按照质量比为1：0.9～1.1比例进行反应制备低放热量泡体的A组份与B组份；
其中所述A组份原料按质量份数计包括：10～40份聚醚多元醇，5～30份聚酯多元醇，0.5～5份催化剂，0.5～5份表面活性剂，10～23份发泡剂，20～30份阻燃剂，1～20份溶剂；
其中所述B组份的原料按质量份数计为：70～89份多异氰酸酯，0～10份增塑剂，1～20份相变材料，0～10份树脂。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯低放热发泡复合材料及其制备方法，其特征在于：所述阻燃剂为氢氧化铝、三氧化二锑、三(2-羰基乙基)磷盐酸盐、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯、多聚磷酸铵中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯低放热发泡复合材料及其制备方法，其特征在于：所述相变材料为52#石蜡、五水硫酸铜、三水醋酸钠、十水合硫酸钠、五水硫代硫酸钠的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯低放热发泡复合材料及其制备方法，其特征在于：所述溶剂为二阶酸酯DBE、甲基膦酸二甲酯、丙酮、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯低放热发泡复合材料及其制备方法，其特征在于：所述催化剂为三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、N,N-二甲基苄胺、二甲基环己胺、三(二甲氨基丙基)六氢三嗪、醋酸钾、油酸钾、二甲氨基乙氧基乙醇、双吗啉二乙基醚、二丁基锡二月桂酸酯中的一种或多种混合物。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯低放热发泡复合材料及其制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为吐温-80、十二烷基苯磺酸钠、硅油8805、月桂酸聚氧乙烯酯、月桂醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷0810、硅烷偶联剂KH550中的一种或多种的混合物。
7.根据权利要求1所述的聚氨酯低放热发泡复合材料及其制备方法，其特征在于：所述树脂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或两种的混合物。
8.根据权利要求1-7任一所述的聚氨酯低放热发泡复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A组份的制备：向搅拌釜中加入聚醚多元醇和聚酯多元醇，搅拌过程中加入催化剂、表面活性剂、发泡剂、阻燃剂及溶剂，搅拌1～2h，即得到低放热量聚氨酯发泡复合材料A组份；
B组份的制备：向搅拌釜中加入多异氰酸酯，搅拌过程中加入增塑剂、树脂、相变材料，搅拌1～1.5h，即得到低放热量聚氨酯发泡复合材料B组份。
发泡注模：将A组分加入高压发泡机中，然后加入B组分，得到混合料；升温高压发泡机至60℃，保持高压发泡机压力3min，然后将混合料注入模具中发泡成型，即得到低放热发泡复合材料。
9.根据权利要求8所述的聚氨酯低放热发泡复合材料的制备方法，其特征在于:所述A组分的发泡温度为25～35℃，压力为10～15MPa。
10.根据权利要求8所述的聚氨酯低放热发泡复合材料的制备方法，其特征在于:所述B组分的发泡温度为25～35℃，压力为8～12MPa。
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