CN117447910A - 用于树木养护的高分子材料及其制备方法和应用 - Google Patents

用于树木养护的高分子材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于树木养护类高分子材料技术领域，具体涉及用于树木养护的高分子材料及其制备方法和应用。由A组分和B组分组成，其中：A组分包含以下成分：聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、聚醚多元醇c、聚醚多元醇d、聚醚多元醇e、助剂、泡沫稳定剂、催化剂、化学发泡剂、阻燃剂；B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯；本发明自制聚醚多元醇b，苯环结构提高了材料的尺寸稳定性，同时含氮杂环结构提高了阻燃性能。本发明的树木养护材料不仅能够提供有效的保护、保温和防虫蛀功能，还能够通过其优异的物理性能，如低导热系数和优良的尺寸稳定性，提供良好的耐候性和耐水解性。

Description

用于树木养护的高分子材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于树木养护类高分子材料技术领域，具体涉及用于树木养护的高分子材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着城市化进程的加快，城市绿化面积增加，树木的养护成为重要的环境保护内容。作为新型行业的绿化养护，涂白也是其极为重要的一项内容。树木涂白可以起到防冻害、防日灼、防枝干病害、防虫防病菌、美化园林等功能，目前常用的涂白剂以石灰作为主要成分，应用上有刷涂和喷涂两种方式，配制涂白剂的过程中，要搅拌均匀，避免不溶解现象。涂白剂应随配随用，否则易干结；喷涂涂白剂时，一定要充分搅拌溶解后，方可使用，以免堵塞喷头；涂白剂不能与杀虫杀菌剂一起混用。大多数杀虫杀菌剂都是酸性的，而涂白剂是碱性的，一起使用，容易失去药效。
现有的树木养护材料涂白剂存在使用效果不佳、使用寿命短、成本高等问题。因此，开发一种新型树木养护材料，以提高树木的生长质量和生存率，降低养护成本，具有重要的实际意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于树木养护的高分子材料，其养护效果好、保质期限长、易于操作；此养护材料为环保的A、B双组分，两组分均为澄清透明稳定均一的液体，配制好后保质期可长达半年；喷涂工艺快速成型，使用效率高，并且不会存在堵塞喷头的情况；材料具有优异的保温性能和尺寸稳定性，其本身具有防虫蛀效果，也可与杀虫杀菌剂一起使用，不会破坏药效；同时此具备一定的阻燃功能，可以避免树木的火灾伤害。
本发明还提供其制备方法，简单易行，适合大规模生产。
本发明所述的用于树木养护的高分子材料，由质量比为1:（0.9~1.1）的A组分和B组分组成，其中：
A组分包含以下成分和重量份数：
聚醚多元醇a：40~70份；
聚醚多元醇b：5~15份；
聚醚多元醇c：5~15份；
聚醚多元醇d：5~20份；
聚醚多元醇e：5~20份；
助剂：2~7份；
泡沫稳定剂：2~2.5份；
催化剂：6~8份；
化学发泡剂：3~3.5份；
阻燃剂：25~30份；
B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯；
所述聚醚多元醇a官能度为4.2，羟值均值为440mgKOH/g；优选山东一诺威新材料有限公司的INOVOL R4110；
所述聚醚多元醇b为特种聚醚多元醇，羟值均值为400mgKOH/g，粘度为5000mPa•s；
所述聚醚多元醇c官能度为4，羟值均值为750mgKOH/g；优选山东一诺威新材料有限公司的INOVOL R403；
所述聚醚多元醇d官能度为7.6，羟值均值为370mgKOH/g；优选山东一诺威新材料有限公司的INOVOL R8037；
所述聚醚多元醇e官能度为3，羟值均值为168mgKOH/g；优选山东一诺威新材料有限公司的INOVOL C310。
所述聚醚多元醇b是以曼尼希碱和小分子醇作为复合起始剂，在碱性催化剂作用下，与环氧烯烃化合物进行反应所得。
所述聚醚多元醇b的制备方法为：
步骤1：加入质量比为2.3:4.2:5.3:1的双酚A、二乙醇胺、37wt.%甲醛水溶液、甲醇溶剂，，在105℃下反应3h得到双酚A曼尼希碱；
步骤2：将质量比为1:3.9三聚氰胺和37wt.%甲醛水溶液，在70℃下反应2h后脱除水分，制得三聚氰胺甲醛溶液；
步骤3：将质量比为100:30:86:1.4的双酚A曼尼希碱、三聚氰胺甲醛溶液、甘油、N,N-二甲基苄胺，加入反应容器中，滴加环氧丙烷，在100℃下进行聚合反应，得到聚醚多元醇b，羟值均值为400mgKOH/g，粘度为5000mPa•s。
所述助剂为碳酸二甲酯。
所述泡沫稳定剂为B84823(赢创特种化学（上海）有限公司)、H3565(中山市东峻化工有限公司)、M8860(南京美思德新材料有限公司)中的一种或多种，优选B84823。
所述催化剂为PT303、三乙烯二胺、1,4-二甲基哌嗪、异辛酸钾、二月桂酸二丁基锡、甲酸季铵盐和醋酸钾中的一种或多种。优选的，所述催化剂为PT303（赢创特种化学（南京）有限公司）、三乙烯二胺(河北合汇高新材料有限公司)、二月桂酸二丁基锡(贵州名泰化工科技有限公司)、醋酸钾(淄博瑞诺新材料股份有限公司)的混合物。
所述化学发泡剂为水。
所述阻燃剂为添加型阻燃剂FR101、FR102、FR707（上海奇克氟硅材料有限公司）中的一种或多种，优选FR102。
所述用于树木养护的高分子材料具有以下物理性能：
密度≥40kg/m³；
导热系数≤0.03W/(m•K)；
尺寸稳定性≤3%；
吸水率≤5%；
氧指数≥24%。
本发明所述的用于树木养护的高分子材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）组分A的制备：将聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、聚醚多元醇c、聚醚多元醇d、聚醚多元醇e、助剂、泡沫稳定剂、催化剂、化学发泡剂和阻燃剂加入反应釜中，在常温下搅拌混合均匀，得到A组分，并将其密封保存；
（2）组分B的制备：取多亚甲基多苯基多异氰酸酯作为B组分，优选万华化学集团股份有限公司的PM200。
本发明所述的用于树木养护的高分子材料的应用，包括以下步骤：将A、B组分混合后喷涂于需要养护的树木躯干部位，待其凝固。
与现有技术相比，本发明有益效果如下：
1.本发明的树木养护材料不仅能够提供有效的保护，保温和防虫蛀功能，还能够通过其优异的物理性能，如低导热系数和优良的尺寸稳定性，提供良好的耐候性和耐水解性，从而有利于树木的健康成长，并且具有阻燃功能，提高树木的抗火灾能力。
2.本发明选用水作为化学发泡剂，不含任何物理发泡剂，具有零臭氧破坏潜值(ODP)和极低全球气候变暖潜值(GWP)，绿色环保无污染。
3.本发明中添加的小分子碳酸二甲酯，在发泡过程中，具有较快的蒸发速度可以缓冲热量，有效地抑制了A、B组分反应过程中二氧化碳的逸出，使得泡沫尺寸稳定性更好，同时有效地改善了材料的导热性能，促使材料保温性能的提升。
4.本发明中所用自制聚醚多元醇b，苯环结构有效地提高了材料的尺寸稳定性；含氮杂环结构提高了阻燃性能，聚醚多元醇b的加入，使得材料具有极优的耐候性及阻燃性能。
5.本发明中所用聚醚多元醇d，官能度为7.6，平均羟值为370mgKOH/g，属于高官低羟类聚醚多元醇，高官能度有效提高材料的尺寸稳定性，低羟值，有效地降低了A、B组分的反应热，对材料的保温性能有益。
6.本发明A、B组分均为均一透明的液体，配制好后保质期可长达半年，喷涂工艺快速成型，使用效率高，不会存在堵塞喷头的情况；本发明在使用过程中操作简单，材料本身具有防虫蛀效果，也可与杀虫杀菌剂一起使用，不会破坏药效，在储存、使用、应用上都易于实现。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。
INOVOL R4110采购自一诺威新材料有限公司；
INOVOL R403采购自一诺威新材料有限公司；
INOVOL R8037采购自一诺威新材料有限公司；
INOVOL C310采购自一诺威新材料有限公司；
PT303采购自赢创特种化学（南京）有限公司；
三乙烯二胺采购自河北合汇高新材料有限公司；
二月桂酸二丁基锡采购自贵州名泰化工科技有限公司；
醋酸钾采购自淄博瑞诺新材料股份有限公司；
MY-8175采购自济南美裕新材料有限公司；羟值176mgKOH/g，酸值1.35mgKOH/g，水分0.05%，粘度10280cps；
TCEP采购自泰安亚荣生物科技有限公司。
所用聚醚多元醇b的制备方法如下：
在装配有搅拌器、温度计、冷凝装置和氮气保护装置的三口烧瓶内，加入114g的双酚A，210g的二乙醇胺，267g的37wt.%甲醛水溶液，50g的甲醇溶剂。搅拌速度22r/min，在105℃下反应3h。溶剂通过旋转蒸发回收，可重复利用，得到双酚A曼尼希碱。另取烧瓶，称取41g三聚氰胺和160g的37wt.%甲醛水溶液，在70℃下反应2h，反应完毕后脱除水分。准确称量曼尼希碱100g、三聚氰胺甲醛溶液30g、甘油86g、N,N-二甲基苄胺1.4g加入反应釜内，将430g环氧丙烷通过压力容器缓慢滴加至反应釜，在100℃下进行聚合反应，得到羟值均值为400mgKOH/g，粘度为5000mPa•s的特种聚醚多元醇b。
实施例1
所述的用于树木养护的高分子材料，由质量比为1:0.9的A组分和B组分组成，其中：A组分由以下质量份数组成：
INOVOL R4110：400kg；
聚醚多元醇b：50kg；
INOVOL R403：150kg；
INOVOL R8037：200kg；
INOVOL C310：200kg；
碳酸二甲酯：20kg；
B84823：23kg；
PT303：20kg；
三乙烯二胺：45kg；
二月桂酸二丁基锡：10kg；
醋酸钾：5kg；
水：30kg；
FR102：280kg；
B组分
PM2001000kg；
所述的树木养护材料的制备方法：
（1）将称量好的INOVOL R4110、聚醚多元醇b、INOVOL R403、INOVOL R8037、INOVOLC310、碳酸二甲酯、B84823、PT303、三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡、醋酸钾、水、FR102依次加入反应釜中，常温下搅拌混合1.5h，即得A组分，密封保存；
（2）PM200充氮密封保存。
所述树木养护材料的应用：
针对需要养护的树木躯干部位，调配树木养护材料的A、B组分，使用喷涂装置将A、B组分按照质量比1:0.9混合使用进行喷涂，等待凝固后，对养护效果进行检测。
实施例2
所述的用于树木养护的高分子材料，由质量比为1:1的A组分和B组分组成，其中：A组分由以下质量份数组成：
INOVOL R4110：600kg；
聚醚多元醇b：100kg；
INOVOL R403：50kg；
INOVOL R8037：150kg；
INOVOL C310：100kg；
碳酸二甲酯：50kg；
H3565：10kg；
M8860：10kg；
PT303：20kg；
三乙烯二胺：40kg；
二月桂酸二丁基锡：10kg；
醋酸钾：5kg；
水：32kg；
FR101：100kg；
FR107：150kg；
B组分
PM2001000kg；
所述的树木养护材料的制备方法：
（1）将称量好的INOVOL R4110、聚醚多元醇b、INOVOL R403、INOVOL R8037、INOVOLC310、碳酸二甲酯、H3565、M8860、PT303、三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡、醋酸钾、水、FR101、FR107依次加入反应釜中，常温下搅拌混合1.5h，即得A组分，密封保存；
（2）PM200充氮密封保存。
所述树木养护材料的应用：
针对需要养护的树木躯干部位，调配树木养护材料的A、B组分，使用喷涂装置将A、B组分按照质量比1:1混合使用进行喷涂，等待凝固后，对养护效果进行检测。
实施例3
所述的用于树木养护的高分子材料，由质量比为1:1.1的A组分和B组分组成，其中：
INOVOL R4110：700kg；
聚醚多元醇b：150kg；
INOVOL R403：50kg；
INOVOL R8037：50kg；
INOVOL C310：50kg；
碳酸二甲酯：70kg；
B84823：15kg；
H3565：5kg；
M8860：5kg；
PT303：15kg；
三乙烯二胺：30kg；
二月桂酸二丁基锡：10kg；
醋酸钾：5kg；
水：35kg；
FR101：100kg；
FR102：100kg；
FR107：100kg；
B组分
PM2001000kg；
所述的树木养护材料的制备方法：
（1）将称量好的INOVOL R4110、聚醚多元醇b、INOVOL R403、INOVOL R8037、INOVOLC310、碳酸二甲酯、B84823、H3565、M8860、PT303、三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡、醋酸钾、水、FR101、FR102、FR107依次加入反应釜中，常温下搅拌混合1.5h，即得A组分，密封保存；
（2）PM200充氮密封保存。
所述树木养护材料的应用：
针对需要养护的树木躯干部位，调配树木养护材料的A、B组分，使用喷涂装置将A、B组分按照质量比1:1.1混合使用进行喷涂，等待凝固后，对养护效果进行检测。
对比例1
所述的用于树木养护的高分子材料，由质量比为1:0.9的A组分和B组分组成，其中：
A组分：
INOVOL R4110：400kg；
MY-8175：50kg；
INOVOL R403：150kg；
INOVOL R8037：200kg；
INOVOL C310：200kg；
碳酸二甲酯：20kg；
B84823：23kg；
PT303：20kg；
三乙烯二胺：45kg；
二月桂酸二丁基锡：10kg；
醋酸钾：5kg；
水：30kg；
TCEP：280kg；
B组分
PM2001000kg；
所述的树木养护材料的制备方法：
（1）将称量好的INOVOL R4110、MY-8175、INOVOL R403、INOVOL R8037、INOVOLC310、碳酸二甲酯、B84823、PT303、三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡、醋酸钾、水、TCEP依次加入反应釜中，常温下搅拌混合1.5h，即得A组分，密封保存；
（2）PM200充氮密封保存。
应用与实施例1相同。
对比例2
所述的用于树木养护的高分子材料，由质量比为1:1的A组分和B组分组成，其中：
A组分：
INOVOL R4110：750kg；
聚醚多元醇b：100kg；
INOVOL R403：50kg；
INOVOL C310：100kg；
碳酸二甲酯：50kg；
H3565：10kg；
M8860：10kg；
PT303：20kg；
三乙烯二胺：40kg；
二月桂酸二丁基锡：10kg；
醋酸钾：5kg；
水：32kg；
FR101：100kg；
FR107：150kg；
B组分
PM2001000kg；
所述的树木养护材料的制备方法：
（1）将称量好的INOVOL R4110、聚醚多元醇b、INOVOL R403、INOVOL C310、碳酸二甲酯、H3565、M8860、PT303、三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡、醋酸钾、水、FR101、FR107依次加入反应釜中，常温下搅拌混合1.5h，即得A组分，密封保存；
（2）PM200充氮密封保存。
应用与实施例2相同。
对比例3
所述的用于树木养护的高分子材料，由质量比为1:1.1的A组分和B组分组成，其中：
INOVOL R4110：700kg；
聚醚多元醇b：150kg；
INOVOL R403：50kg；
INOVOL R8037：50kg；
INOVOL C310：50kg；
B84823：15kg；
H3565：5kg；
M8860：5kg；
PT303：15kg；
三乙烯二胺：30kg；
二月桂酸二丁基锡：10kg；
醋酸钾：5kg；
水：35kg；
FR101：100kg；
FR102：100kg；
FR107：100kg；
B组分
PM2001000kg；
所述的树木养护材料的制备方法：
（1）将称量好的INOVOL R4110、聚醚多元醇b、INOVOL R403、INOVOL R8037、INOVOLC310、B84823、H3565、M8860、PT303、三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡、醋酸钾、水、FR101、FR102、FR107依次加入反应釜中，常温下搅拌混合1.5h，即得A组分，密封保存；
（2）PM200充氮密封保存。
应用与实施例3相同。
将实施例1-3和对比例1-3制得的产品进行性能测试，结果如表1所示。
表1为实施例1-3和对比例1-3制得的产品性能测试结果：
从表1实施例1-3可以看出，本发明制备的树木养护材料通过各组分原料的合理搭配，可达到密度≥40kg/m3；导热系数≤0.03W/(m•K)；尺寸稳定性≤3%；吸水率≤5%；氧指数≥24%。表明此材料可广泛适用于树木养护。对比例1与实施例1相比，用MY-8175代替聚醚多元醇b、TCEP代替FR102，材料的阻燃效果明显下降，同时尺寸稳定性也变差，导热系数变高，表明保温性能变差，吸水率变大，最为严重的是放置6个月后A组分变浑浊，已无法正常使用；对比例2与实施例2相比，用INOVOL R4110代替INOVOL R8037，保温性能变差，尺寸稳定性急剧下降、吸水率变大，不易于材料性能的维持；对比例3与实施例3相比，未使用碳酸二甲酯，材料的保温效果降低明显，同时尺寸稳定性变差、吸水率变大，使用效果受损。

Claims (10)

1.一种用于树木养护的高分子材料，其特征在于，由质量比为1:（0.9-1.1）的A组分和B组分组成，其中：
A组分包含以下成分和重量份数：
聚醚多元醇a：40~70份；
聚醚多元醇b：5~15份；
聚醚多元醇c：5~15份；
聚醚多元醇d：5~20份；
聚醚多元醇e：5~20份；
助剂：2~7份；
泡沫稳定剂：2~2.5份；
催化剂：6~8份；
化学发泡剂：3~3.5份；
阻燃剂：25~30份；
B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯；
所述聚醚多元醇a官能度为4.2，羟值均值为440mgKOH/g；
所述聚醚多元醇b，羟值均值为400mgKOH/g，粘度为5000mPa•s；
所述聚醚多元醇c官能度为4，羟值均值为750mgKOH/g；
所述聚醚多元醇d官能度为7.6，羟值均值为370mgKOH/g；
所述聚醚多元醇e官能度为3，羟值均值为168mgKOH/g。
2.根据权利要求1所述的用于树木养护的高分子材料，其特征在于，所述聚醚多元醇b是以曼尼希碱和小分子醇作为复合起始剂，在碱性催化剂作用下，与环氧烯烃化合物进行反应所得。
3.根据权利要求2所述的用于树木养护的高分子材料，其特征在于，所述聚醚多元醇b的制备方法为：
步骤1：加入双酚A、二乙醇胺、37wt.%甲醛水溶液、甲醇溶剂，在105℃下反应3h得到双酚A曼尼希碱；
步骤2：将三聚氰胺和37wt.%甲醛水溶液，在70℃下反应2h后脱除水分，制得三聚氰胺甲醛溶液；
步骤3：将双酚A曼尼希碱、三聚氰胺甲醛溶液、甘油、N,N-二甲基苄胺加入反应容器中，滴加环氧丙烷，在100℃下进行聚合反应，得到聚醚多元醇b，羟值均值为400mgKOH/g，粘度为5000mPa·s。
4.根据权利要求1所述的用于树木养护的高分子材料，其特征在于，所述助剂为碳酸二甲酯，所述化学发泡剂为水。
5.根据权利要求1所述的用于树木养护的高分子材料，其特征在于，所述泡沫稳定剂为B84823、H3565、M8860中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的用于树木养护的高分子材料，其特征在于，所述催化剂为PT303、三乙烯二胺、1,4-二甲基哌嗪、异辛酸钾、二月桂酸二丁基锡、甲酸季铵盐和醋酸钾中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的用于树木养护的高分子材料，其特征在于，所述催化剂为PT303、三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡、醋酸钾的混合物。
8.根据权利要求1所述的用于树木养护的高分子材料，其特征在于，所述阻燃剂为添加型阻燃剂FR101、FR102、FR707中的一种或多种。
9.一种权利要求1-8任一所述的用于树木养护的高分子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）组分A的制备：将聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、聚醚多元醇c、聚醚多元醇d、聚醚多元醇e、助剂、泡沫稳定剂、催化剂、化学发泡剂和阻燃剂加入反应釜中，在常温下搅拌混合均匀，得到A组分，并将其密封保存；
（2）组分B的制备：取多亚甲基多苯基多异氰酸酯作为B组分。
10.一种权利要求1-8任一所述的用于树木养护的高分子材料的应用，其特征在于，包括以下步骤：将A、B组分混合后喷涂于需要养护的树木躯干部位，待其凝固。
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