CN115785374A

CN115785374A - 低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇及其泡沫的制备方法

Info

Publication number: CN115785374A
Application number: CN202211530202.8A
Authority: CN
Inventors: 魏路; 李学庆; 周剑平
Original assignee: SHANGHAI DONGDA POLYURETHANE CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI DONGDA POLYURETHANE CO Ltd
Priority date: 2022-11-30
Filing date: 2022-11-30
Publication date: 2023-03-14

Abstract

本发明属于聚氨酯技术领域，具体涉及一种低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇及其泡沫的制备方法。本发明的低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇包括以下质量百分含量的配料：组合聚醚多元醇A 85％‑97％和废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物3‑15％，其中，组合聚醚多元醇A包括聚酯多元醇5％‑15％、聚醚多元醇65％‑83％、催化剂1％‑3％、泡沫稳定剂1％‑2％和发泡剂10％‑15％。本发明回收利用了废旧聚氨酯硬质泡沫，减轻了垃圾处理的压力，降低了组合聚醚多元醇的成产成本，回收利用的方法简单，且制备的泡沫适用性广，性能优良。

Description

低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇及其泡沫的制备方法

技术领域

本发明属于聚氨酯技术领域，具体涉及一种低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇及其泡沫的制备方法。

背景技术

聚氨酯硬质泡沫塑料因其具备优良的保温性能被广泛的应用在建筑保温、冰箱冰柜、电热水器、太阳能等诸多领域，是全球应用最广泛的泡沫塑料之一；随着聚氨酯硬泡发泡技术的发展以及下游各制品厂家对成本的要求越来越苛刻，降低组合聚醚多元醇成本的挑战越来越大，如何同时满足市场对性能和成本要求，成为组合聚醚多元醇厂家开发的重要课题。

聚氨酯硬质泡沫是一种高分子量的热固性材料，具有耐低温度、耐溶剂、耐生物老化等优良性能，但却使得废旧聚氨酯硬泡难以处理。据统计，目前硬泡组合料一年的使用量超120万吨，给垃圾处理工作带来巨大的压力，占用社会资源，严重影响环境。

目前针对废旧聚氨酯硬质泡沫回收的方法，主要采用醇解法，中国专利CN105330891A、CN103275349A、CN102796279A、CN106700126A、CN104356335B均公开了使用降解剂回收利用废旧聚氨酯泡沫的方法，但这些方法普遍工艺复杂，技术难度较高，虽然实现了回收废旧聚氨酯硬泡重新利用的目的，但却提高了其生产成本。除此之外，中国专利CN106433431B公开了使用废旧聚氨酯泡沫再生粉、空心纤维、成膜剂、填料、固化剂和水制备隔热材料，中国专利CN110684501B公开了一种聚氨酯硬泡粉末填充单组份聚氨酯密封胶，但二者回收利用废旧聚氨酯硬泡制备的产品单一；中国专利CN111098438A将废旧聚氨酯硬质泡沫切割成块状使用，导致产品内部结构不均，稳定性差，降低使用寿命。

结合市场对组合聚醚多元醇性能和成本的双重要求，以及废旧聚氨酯硬质泡沫造成的日益严峻的环境问题和垃圾处理压力，目前仍未有可以满足上述要求的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇及其泡沫的制备方法，回收利用了废旧聚氨酯硬质泡沫，减轻了垃圾处理的压力，降低了组合聚醚多元醇的成产成本，回收利用的方法简单，且制备的泡沫适用性广，性能优良。

本发明所述的低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇，包括以下质量百分含量的配料：

组合聚醚多元醇A 85％-97％

废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物3-15％。

所述组合聚醚多元醇A包括以下质量百分含量的配料：聚酯多元醇5％-15％，聚醚多元醇65％-83％，催化剂1％-3％，泡沫稳定剂1％-2％，发泡剂10％-15％。

所述聚酯多元醇为基于二-邻苯酐二甲酸酐的聚酯多元醇和基于邻苯二甲酸酐的聚酯多元醇中至少一种，羟值为200-300mgKOH/g，粘度为1000-4000mPa·s，官能度2.0-2.5，水分含量≤0.15％，粘度为25℃时的粘度；优选AK3002、AK2083(宁波爱敬化工有限公司)，CF6320LA(江苏富盛新材料有限公司)，PS3152、PS2352、PS2412(南京斯泰潘化学有限公司)，PE-B503、PE-B503L(一诺威聚氨酯股份有限公司)，FR-740(淄博充美聚氨酯科技有限公司)中的一种或多种。

所述聚醚多元醇为蔗糖起始剂类的聚醚多元醇或山梨醇起始剂类的聚醚多元醇，羟值为100-500mgKOH/g，粘度为2000-10000mPa·s，官能度2-8，水分含量≤0.15％，粘度为25℃时的粘度；优选SU450L(淄博诺立化工有限公司)，YJ-4110D(浙江永杰汽车电子有限公司)，YD8310、YD8345(河北亚东化工集团有限公司)，Donol4110、Donol8238、Donol6205、Donol2010、DonolC305、Donol310、Donol204B(上海东大化学有限公司)。

所述催化剂优选PC5、PC8、BDMA、BX405、K15、PC41。

所述泡沫稳定剂为硅氧烷类表面活性剂，优选B8545、B84813(赢创特种化学有限公司)，L6863、L6869(迈图高新材料集团)中的一种或多种。

所述发泡剂包括物理型发泡剂和化学型发泡剂，其中，物理型发泡剂为HCFC-141b、CP、NP、IP、HFC-245fa、HFC-365mfc、LBA中的一种或多种，化学型发泡剂为去离子水。

所述废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物用量优选5-10％。

所述废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物粒径为50-300μm，优选100-200μm，回收的废旧聚氨酯硬质泡沫在粉碎前应进行清洗和烘干，清除泡沫上的杂质和水份。

实际生产中，先将废旧硬泡颗粒物、聚酯多元醇、聚醚多元醇置于反应釜中，依次加入催化剂、泡沫稳定剂、化学发泡剂、物理发泡剂，搅拌混合，搅拌转速设置为2000rpm，搅拌时间控制为30-60min，得到所述低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇；将得到的聚醚多元醇与异氰酸酯以质量比1:1-1.2混合，转速设置为3000rpm，时间6-8s，物料反应成型后即可得到低成本聚氨酯泡沫。

所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，优选德国拜耳公司生产。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明显著降低了聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇的成本。废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物的用量最高可达15％，一方面，通过调节聚醚的种类，采用低粘度的聚醚使组合聚醚多元醇A具有较低的粘度，仅为100-300mPa·s，有助于混合利用更多的废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物；另一方面，废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物粒径50-300μm，提高了与组合聚醚多元醇A的混合效果。

2、本发明所述的低成本组合聚醚多元醇品质好，各项指标表现良好。其中，粘度小于800mPa·s，22℃起发时间为6-10s，拉丝时间为60-70s，不粘手时间为80-100s，自由泡密度为25-28kg/m³。

3、本发明所述的低成本组合聚醚多元醇制备得到的泡沫适用性广，性能优良。泡沫成品密度为35-45kg/m³，闭孔率≥90％，导热系数≤0.021W/(m·k)/22.5℃，压缩强度≥150Kpa，-30℃尺寸稳定≤0.15％，可以满足太阳能热水器、电热水器管道、间歇板材等产品的工艺使用要求。

4、本发明所述的低成本组合聚醚多元醇回收利用了废旧聚氨酯硬质泡沫，减轻了垃圾处理的压力且回收利用的方法简单，设备要求低。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

需要说明的是：实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。

实施例1

废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物3％，组合聚醚多元醇A 97％；

其中，组合聚醚多元醇A由以下质量百分含量的配料组成：聚酯多元醇AK300210％，聚醚多元醇SU450L 16％，聚醚多元醇YJ-4110D 29％，聚醚多元醇Donol6205 30％，泡沫稳定剂B8545 1％，泡沫稳定剂L6869 1％，催化剂PC5 2％，物理型发泡剂CP 10％，水1％；

废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物粒径为100μm。

聚氨酯硬泡的制备方法如下：

先将废旧硬泡颗粒物、聚酯多元醇、聚醚多元醇置于反应釜中，依次加入催化剂、泡沫稳定剂、化学发泡剂、物理发泡剂，搅拌混合，搅拌转速设置为2000rpm，搅拌时间控制为45min，得到所述低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇；将得到的组合聚醚多元醇与多苯基多亚甲基多异氰酸酯以质量比1:1.15混合，转速设置为3000rpm，时间7s，物料反应成型后得到聚氨酯硬泡。

实施例2

废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物5％，组合聚醚多元醇A 95％；

其中，组合聚醚多元醇A由以下质量百分含量的配料组成：聚酯多元醇PS24125％，聚酯多元醇PE-B503L 10％，聚醚多元醇Donol8238 40％，聚醚多元醇YD8345 15％，聚醚多元醇DonolC305 10％，泡沫稳定剂L6863 2％，催化剂BDMA 3％，物理型发泡剂CP14％，水1％；

废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物粒径为200μm。

本发明所述聚氨酯硬泡的制备方法如下：

先将废旧硬泡颗粒物、聚酯多元醇、聚醚多元醇置于反应釜中，依次加入催化剂、泡沫稳定剂、化学发泡剂、物理发泡剂，搅拌混合，搅拌转速设置为2000rpm，搅拌时间控制为45min，得到所述低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇；将得到的组合聚醚多元醇与多苯基多亚甲基多异氰酸酯以质量比1:1.2混合，转速设置为3000rpm，时间7s，物料反应成型后得到聚氨酯硬泡。

实施例3

废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物7％，组合聚醚多元醇A 93％；

其中，组合聚醚多元醇A由以下质量百分含量的配料组成：聚酯多元醇PE-B5035％，聚醚多元醇Donol4110 37％，聚醚多元醇YD8310 20％，聚醚多元醇YD8345 10％，聚醚多元醇Donol310 10％，泡沫稳定剂B84813 2％，催化剂BX405 1％，物理型发泡剂CP 13％，水2％；

废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物粒径为300μm。

本发明所述聚氨酯硬泡的制备方法如下：

先将废旧硬泡颗粒物、聚酯多元醇、聚醚多元醇置于反应釜中，依次加入催化剂、泡沫稳定剂、化学发泡剂、物理发泡剂，搅拌混合，搅拌转速设置为2000rpm，搅拌时间控制为45min，得到所述低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇；将得到的组合聚醚多元醇与多苯基多亚甲基多异氰酸酯以质量比1:1.1混合，转速设置为3000rpm，时间7s，物料反应成型后得到聚氨酯硬泡。

实施例4

废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物10％，组合聚醚多元醇A 90％；

其中，组合聚醚多元醇A由以下质量百分含量的配料组成：聚酯多元醇PS23526％，聚酯多元醇AK2083 5％，聚醚多元醇YD8345 20％，聚醚多元醇Donol2010 39％，聚醚多元醇Donol204B 15％，泡沫稳定剂L6869 1.5％，催化剂K15 2％，物理型发泡剂CP10.2％，水1.3％；

废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物粒径为150μm。

本发明所述聚氨酯硬泡的制备方法如下：

先将废旧硬泡颗粒物、聚酯多元醇、聚醚多元醇置于反应釜中，依次加入催化剂、泡沫稳定剂、化学发泡剂、物理发泡剂，搅拌混合，搅拌转速设置为2000rpm，搅拌时间控制为45min，得到所述低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇；将得到的组合聚醚多元醇与多苯基多亚甲基多异氰酸酯以质量比1:1.05混合，转速设置为3000rpm，时间7s，物料反应成型后得到聚氨酯硬泡。

实施例5

废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物15％，组合聚醚多元醇A 85％；

其中，组合聚醚多元醇A由以下质量百分含量的配料组成：聚酯多元醇PS31525％，聚酯多元醇CF6320LA3％，聚醚多元醇Donol8238 40％，聚醚多元醇Donol310 40％，泡沫稳定剂L6863 0.5％，泡沫稳定剂B84813 0.5％，催化剂PC5 1％，物理型发泡剂CP8.6％，水1.4％；

废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物粒径为50μm。

本发明所述聚氨酯硬泡的制备方法如下：

先将废旧硬泡颗粒物、聚酯多元醇、聚醚多元醇置于反应釜中，依次加入催化剂、泡沫稳定剂、化学发泡剂、物理发泡剂，搅拌混合，搅拌转速设置为2000rpm，搅拌时间控制为45min，得到所述低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇；将得到的组合聚醚多元醇与多苯基多亚甲基多异氰酸酯以质量比1:1混合，转速设置为3000rpm，时间7s，物料反应成型后得到聚氨酯硬泡。

对比例1

聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇A由以下质量百分含量的配料组成：

聚酯多元醇AK3002 10％，聚醚多元醇SU450L 16％，聚醚多元醇YJ-4110D 29％，聚醚多元醇Donol6205 30％，泡沫稳定剂B8545 1％，泡沫稳定剂L6869 1％，催化剂PC52％，物理型发泡剂CP 10％，水1％；

聚氨酯硬泡的制备方法如下：

先将聚酯多元醇、聚醚多元醇置于反应釜中，依次加入催化剂、泡沫稳定剂、化学发泡剂、物理发泡剂，搅拌混合，搅拌转速设置为2000rpm，搅拌时间控制为45min，得到聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇A；将得到的组合聚醚多元醇A与多苯基多亚甲基多异氰酸酯以质量比1:1.15混合，转速设置为3000rpm，时间7s，物料反应成型后得到聚氨酯硬泡。

对比例2

聚酯多元醇PS2412 5％，聚酯多元醇PE-B503L 10％，聚醚多元醇Donol823840％，聚醚多元醇YD8345 15％，聚醚多元醇DonolC305 10％，泡沫稳定剂L6863 2％，催化剂BDMA 3％，物理型发泡剂CP 14％，水1％；

聚氨酯硬泡的制备方法如下：

先将聚酯多元醇、聚醚多元醇置于反应釜中，依次加入催化剂、泡沫稳定剂、化学发泡剂、物理发泡剂，搅拌混合，搅拌转速设置为2000rpm，搅拌时间控制为45min，得到聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇A；将得到的组合聚醚多元醇A与多苯基多亚甲基多异氰酸酯以质量比1:1.2混合，转速设置为3000rpm，时间7s，物料反应成型后得到聚氨酯硬泡。

对实施例和对比例中组合聚醚多元醇A的粘度以及实施例中组合聚醚多元醇A与废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物混合后的组合聚醚多元醇的粘度分别进行测试，再将得到的聚氨酯硬泡进行性能测试，结果见表1。

表1聚氨酯硬泡性能指标数据表

从对比结果中可以看出，本发明制备的聚氨酯硬泡导热系数≤0.021W/(m.k)/22.5℃，压缩强度≥150Kpa，-30℃尺寸稳定≤0.15％，均可以满足太阳能热水器、电热水器管道、间歇板材等产品的工艺使用要求，且各项指标与未使用废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物的对比例相比，无显著差异。

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

1.一种低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇，其特征在于：包括以下质量百分含量的配料：

组合聚醚多元醇A 85％-97％

废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物3-15％。

2.根据权利要求1所述的低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇，其特征在于：组合聚醚多元醇A包括以下质量百分含量的配料：聚酯多元醇5％-15％，聚醚多元醇65％-83％，催化剂1％-3％，泡沫稳定剂1％-2％，发泡剂10％-15％。

3.根据权利要求2所述的低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇，其特征在于：聚酯多元醇为基于二-邻苯酐二甲酸酐的聚酯多元醇和基于邻苯二甲酸酐的聚酯多元醇中至少一种，羟值为200-300mgKOH/g，粘度为1000-4000mPa·s，官能度2.0-2.5，水分含量≤0.15％。

4.根据权利要求2所述的低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇，其特征在于：聚醚多元醇为蔗糖起始剂类的聚醚多元醇或山梨醇起始剂类的聚醚多元醇，羟值为100-500mgKOH/g，粘度为2000-10000mPa·s，官能度2-8，水分含量≤0.15％。

5.根据权利要求2所述的低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇，其特征在于：泡沫稳定剂为硅氧烷类表面活性剂。

6.根据权利要求2所述的低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇，其特征在于：发泡剂包括物理型发泡剂和化学型发泡剂。

7.根据权利要求1所述的低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇，其特征在于：废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物用量为5-10％。

8.根据权利要求1所述的低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇，其特征在于：废旧聚氨酯硬质泡沫颗粒物粒径为50-300μm。

9.一种低成本聚氨酯硬泡组合聚醚多元醇的泡沫的制备方法，将组合聚醚多元醇与异氰酸酯混合反应成型，其特征在于：所述组合聚醚多元醇与异氰酸酯的质量比为1:1-1.2。

10.根据权利要求9所述的泡沫的制备方法，其特征在于：异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。