CN114133512B - 聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物及其制备方法 - Google Patents

聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚氨酯防盗门技术领域，具体涉及一种聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物及其制备方法。所述的聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物：由A组分和B组分按1:(1.3‑1.5)的重量比混合组成；A组分由以下重量份数的原料组成：聚醚多元醇A：40‑50份，聚醚多元醇B：35‑45份，聚醚多元醇C：5‑15份，泡沫稳定剂：3‑4份，催化剂：2.0‑4.5份，化学发泡剂4‑6份；聚醚多元醇总重量份数为100重量份；B组分为异氰酸酯。本发明提供一种聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物，绿色环保，尺寸稳定性高，导热系数低，密度低，综合性能适用于聚氨酯防盗门领域；本发明还提供其制备方法。

Description

聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯防盗门技术领域，具体涉及一种聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物及其制备方法。
背景技术
为改善门体的耐压强度，防盗门生产厂家在门内部增加多道加强筋，这样既增加工序又增加了成本，尽管如此，局部抗压强度差的毛病依然存在。并且由于焊点多，门体的平整度不易保证,影响表面质量，产品档次较低。而硬质聚氨酯泡沫塑料具有质量轻、比强度高、隔热效果好、施工方便等显著优点受到防盗门生产厂家的关注。硬质聚氨酯泡沫原料的良好流动性和在充填发泡反应后具有较好的粘接性，使面板与泡沫紧密结合，因此，门体表面平整,压缩强度高，且聚氨酯硬泡的导热系数比聚苯乙烯等泡沫塑料及天然保温材料要低，绝热效果优良，并可现场注射成型，与门体结合成一体，能达到较理想的保温效果，是理想的绝热材料。
目前，聚氨酯硬泡应用得比较多的发泡剂有HCFC-141b、环戊烷和氢氟烃化合物(HFC)等。HCFC-141b、CFC-11均对大气臭氧层产生破坏作用。全水发泡作为绿色发泡剂，是替代以上发泡剂的主要途径之一。因此，选择全水发泡技术应用于防盗门的研究成为主流。
CN104650308A公开了一种使用全水发泡聚酯硬质泡沫塑料的防盗门，采用聚醚多元醇、泡沫稳定剂、复合发泡催化剂、水混合均匀，与异氰酸酯混合形成泡沫后通过注射孔填充防盗门，所用的聚醚多元醇羟值430mgKOH/g，聚醚多元醇的质量分数占58-70％，占比较少，且聚醚多元醇的粘度较高，形成的聚氨酯防盗门的尺寸稳定性较差，硬度较差。
CN112430300A公开了一种家电用聚氨酯原料组合物、聚氨酯泡沫及其制备方法，采用四种粘度较高的聚醚多元醇，并且加入了第四代物理发泡剂，虽然尺寸稳定性较好，导热系数也较低，但是制品的芯密度较高，对聚氨酯防盗门的适用性不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物，绿色环保，尺寸稳定性高，导热系数低，密度低，综合性能适用于聚氨酯防盗门领域；本发明还提供其制备方法。
本发明所述的聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物：由A组分和B组分按1:(1.3-1.5)的重量比混合组成；
A组分由以下重量份数的原料组成：
Figure BDA0003412750790000021
聚醚多元醇总重量份数为100重量份；
B组分为异氰酸酯。
聚醚多元醇A为羟值385-405mgKOH/g，粘度6000-10000mPa.s的聚醚多元醇。
聚醚多元醇B为羟值为295-325mgKOH/g，粘度1150-1750mPa.s的聚醚多元醇。
聚醚多元醇C为羟值为260-300mgKOH/g，粘度为60-100mPa.s的聚醚多元醇。
催化剂为N,N,N,N,N-五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基环己胺、N,N-二甲基卞胺和TMR-2的混合物。
N,N,N,N,N-五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基环己胺、N,N-一二甲基卞胺和TMR-2的重量比例为(0.1-0.5)：(0.5-1.0)：(1.5-2.0)：(0.5-1.0)。
化学发泡剂为水。
异氰酸酯为聚合二苯基甲烷二异氰酸酯。
所述的聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物的制备方法：包括以下步骤：
(1)制备A组分：将A组分配方量的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚醚多元醇C、泡沫稳定剂、催化剂，室温下混合，然后加入化学发泡剂，混合均匀，即得A组分；
(2)使用时，将A组分和B组分温度维持在20-25℃，A、B组分按1:(1.3-1.5)的重量比混合，注入模具，得全水发泡聚氨酯防盗门材料。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
(1)本发明采用三种不同羟值的聚醚多元醇结合，在水中发泡，结合催化剂和发泡稳定剂相互协同作用，在降低聚氨酯材料芯密度的同时，保证了聚氨酯泡沫的尺寸稳定性好、导热系数低、抗压强度高；
(2)本发明采用水环保型发泡剂，与复配型催化剂的结合，做到与大分子聚醚多元醇的发泡反应、凝胶反应以及三聚反应之间的平衡性，促进后期异氰酸酯自身的三聚反应，缩短泡沫的固化反应时间，改善泡沫性能；
(3)本发明采用的聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物的制备方法，在发泡剂向环保型发泡剂转型的过程中，继续延用发泡剂体系的设备，对环境无污染，成本低。
具体实施方式
本发明提供了一种聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来书是显而易见的，它们都属于本发明保护的范围。本发明的制备方法已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本发明的制备方法进行改动和适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明所述的聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物：由A组分和B组分混合组成；
A组分由以下重量份数的原料组成：
Figure BDA0003412750790000031
聚醚多元醇总重量份数为100重量份；
B组分为异氰酸酯。
其中，A组分和B组分按1:(1.3-1.5)的重量比混合，优选重量比为1：1.4。
聚醚多元醇是主链含有醚键(—R—O—R—)，端基或侧基含有大于2个羟基(—OH)的低聚物。聚醚多元醇是以低分子量多元醇、多元胺或含活泼氢的化合物为起始剂，与氧化烯烃在催化剂作用下开环聚合而成。氧化烯烃主要是氧化丙烯(环氧丙烷)和氧化乙烯(环氧乙烷)，其中以环氧丙烷最为重要。多元醇起始剂有丙二醇、乙二醇等二元醇，甘油三羟甲基丙烷等三元醇及季戊、四醇、木糖醇、山梨醇、蔗糖等多元醇；胺类起始剂为二乙胺、二乙烯三胺等。
聚醚多元醇A为羟值385-405mgKOH/g，粘度6000-10000mPa.s的聚醚多元醇，优选为上海东大化学有限公司生产的Donol R8238。
聚醚多元醇B为羟值为295-325mgKOH/g，粘度1150-1750mPa.s的聚醚多元醇，优选为上海东大化学有限公司生产的Donol R8310。
聚醚多元醇C为羟值为260-300mgKOH/g，粘度为60-100mPa.s的聚醚多元醇，优选为上海东大化学有限公司生产的Donol 204E。
泡沫稳定剂为本领域的常规泡沫稳定剂，优选为上海麦豪新材料科技有限公司生产的S-198。
催化剂为N,N,N,N,N-五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基环己胺、N,N-二甲基卞胺和TMR-2的混合物。
N,N,N,N,N-五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基环己胺、N,N-一二甲基卞胺和TMR-2的重量比例为(0.1-0.5)：(0.5-1.0)：(1.5-2.0)：(0.5-1.0)。催化剂的应用，实现发泡反应、凝胶反应以及三聚反应之间的平衡性。为保证发泡反应与凝胶反应的平衡，有效促进后期异氰酸酯自身的三聚反应，根据不同催化剂的催化特性，将这四种催化剂进行复配，以缩短泡沫的固化反应时间，改善泡沫性能。
化学发泡剂为水，优选为去离子水。
异氰酸酯为聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。
所述的聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物的制备方法：包括以下步骤：
(1)制备A组分：将A组分配方量的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚醚多元醇C、泡沫稳定剂、催化剂，在常温下搅拌0.5-1.0小时，充分混合，然后加入化学发泡剂，混合均匀，即得A组分；
(2)使用时，将A组分和B组分温度维持在20-25℃，A、B组分按1:(1.3-1.5)的重量比混合，注入模具，得全水发泡聚氨酯防盗门材料。
以下结合实施例，对本申请的技术方案进行清楚和完整的描述。所用的试剂和原材料均通过商业途径购买。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。
以下实施例中所用到的原料来源如下：
聚醚多元醇Donol R8238(上海东大化学有限公司生产)；
聚醚多元醇Donol R8310(上海东大化学有限公司生产)；
聚醚多元醇Donol 204E(上海东大化学有限公司生产)；
泡沫稳定剂S-198购于上海麦豪新材料科技有限公司；
异氰酸酯为聚合MDI，购于烟台万华，型号PM200。
实施例1-3
实施例1-3的聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物和重量份数如下述表1所示。
表1实施例1-3中聚氨酯原料组合物的原料组分和重量份数
Figure BDA0003412750790000041
Figure BDA0003412750790000051
对比例1-3
对比例1-3的聚氨酯原料组合物和重量份数如下述表2所示。
表2对比例1-3中聚氨酯原料组合物和重量份数
Figure BDA0003412750790000052
将实施例1-3和对比例1-3的聚氨酯原料组合物的制备方法，步骤如下：
(1)制备A组分：将A组分配方量的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚醚多元醇C、泡沫稳定剂、催化剂，密封容器加压0.10MP，在常温下搅拌0.5-1.0小时，通过管路将发泡剂从反应釜底部加入混匀，即得A组分；
(2)使用时，将A组分和B组分温度维持在22℃，A、B组分按1:(1.3-1.5)的重量比混合，注入模具，得全水发泡聚氨酯防盗门材料。
将实施例1-3和对比例1-3制得的聚氨酯防盗门材料进行性能测试；
其中芯密度按照GB/T6343-2009标准，检测后取3块的平均值；
导热系数按照GB/T10295-2008标准，在热板温度35℃，冷板温度10℃的条件下检测；
低温尺寸稳定性和高温尺寸稳定性按照GB/T8811-2008标准检测，低温尺寸稳定性是在温度为30℃，时间为24h条件下检测；高温尺寸稳定性是在温度为100℃，时间为24h条件下检测；
抗压强度按照GB/T 8813-2008标准检测。
测试结果如表3所示。
表3实施例1-3和对比例1-3制得的聚氨酯防盗门材料的性能测试结果
Figure BDA0003412750790000061
/>
从表2可以看出，本发明所制得的聚氨酯泡沫具有较低的芯密度、更好的高、低温尺寸稳定性以及更低的导热系数。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (3)

1.一种聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物，其特征在于：由A组分和B组分按1:（1.3-1.5）的重量比混合组成；
A组分由以下重量份数的原料组成：
聚醚多元醇A 40-50份
聚醚多元醇B 35-45份
聚醚多元醇C 5-15份
泡沫稳定剂 3-4份
催化剂 2.0-4.5份
化学发泡剂 4-6份；
聚醚多元醇总重量份数为100份；
B组分为异氰酸酯；
聚醚多元醇A为羟值385-405mgKOH/g，25℃时粘度6000-10000mPa.s的聚醚多元醇；
聚醚多元醇B为羟值为295-325mgKOH/g，25℃时粘度1150-1750mPa.s的聚醚多元醇；
聚醚多元醇C为羟值为260-300mgKOH/g，25℃时粘度为60-100mPa.s的聚醚多元醇；
催化剂为N,N,N,N,N-五甲基二亚乙基三胺、N,N-二甲基环己胺、N,N-二甲基卞胺和TMR-2的混合物，其重量比例为（0.1-0.5）：（0.5-1.0）：（1.5-2.0）：（0.5-1.0）；
化学发泡剂为水；泡沫稳定剂为S-198。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物，其特征在于：异氰酸酯为聚合二苯基甲烷二异氰酸酯。
3.一种权利要求1或2所述的聚氨酯防盗门用全水发泡聚氨酯原料组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备A组分：将A组分配方量的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚醚多元醇C、泡沫稳定剂、催化剂，室温下混合，然后加入化学发泡剂，混合均匀，即得A组分；
（2）使用时，将A组分和B组分温度维持在20-25℃，A、B组分按1:（1.3-1.5）的重量比混合，注入模具，得全水发泡聚氨酯防盗门材料。
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