CN1616512A - 一种聚氨酯硬质泡沫塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚氨酯硬质泡沫塑料及其制备方法，所用原料为多异氰酸酯、组合聚醚和发泡剂，组合聚醚主要成分是多种官能度为3～8、分子量1300以下的单体聚醚，单体聚醚是由一种或多种起始剂与氧化丙烯聚合生成，其特征是：所述组合聚醚中各组份的具体重量份数为，单体聚醚：100份，泡沫稳定剂：2.0～2.7份，水：1.5～2.8份，各类胺类催化剂：0.8～2.0份，HFC－245fa发泡剂：15～25份。首先将HFC－245fa冷却至5－10℃；再把HFC－245fa和由多种单体聚醚、泡沫稳定剂、催化剂所组成的组合聚醚混合搅拌均匀；将多异氰酸酯和混合好的组合聚醚通过高压发泡机用注射头高压混合发泡；最后在10－20Mpa压力下高压注泡，经熟化成型、过程得到一种环保的、绝热性能佳的泡沫塑料。
Description
技术领域
本发明涉及泡沫塑料技术领域，更具体地说是涉及一种聚氨酯硬质泡沫塑料及其制备方法。
背景技术
硬质聚氨酯泡沫是一种性能优越的高分子合成材料，具有密度小、强度高、导热系数低、粘接强度大等特点，作为一种绝热保温材料被广泛应用于冰箱、冷柜、冷藏集装箱等领域。传统的PU(聚氨酯)泡沫塑料的制备方法是以CFC-11(3氯-氟甲烷)为发泡剂，将发泡剂与组合聚醚混合均匀，通过注射头与MDI(二苯基甲烷二异氰酸醋)高压混合，然后高压注射至冰箱箱体中间夹层等特定区域。注料后，发泡剂在生成PU反应产生的高温下由液体转化为气体，产生大量气泡，使聚氨酯聚合物生成蜂窝状泡沫结构，形成泡沫塑料。但是CFC-11作为发泡剂，在使用过程中会有部分被排放到大气中，使大气中的臭氧层遭到破坏，为保护地球，国际环保组织提出对CFC-11等物质的禁用要求。我国是蒙特利尔协议的缔约国和CFC、HCFC、CCl4等臭氧层损耗物的生产和消耗大国，对CFC替代物的研究已经开展多年，而且随着新的能效标准强制推行，开展一种既节能又环保的替代物的应用研究更加显得迫切。在冰箱行业，作为CFC-11的替代物主要有HCFC141b和环戊烷，HCFC141b的臭氧消耗潜能值ODP＝0.11，仍然对大气臭氧层有一定的破坏性，环戊烷对臭氧层无影响，是目前主要的替代物，但环戊烷存在易燃易爆、绝热性能差等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种聚氨酯硬质泡沫塑料及其制备方法，它采用单体聚醚为主要原料，加入不燃的发泡剂，发泡和使用过程对大气臭氧层无破坏作用并且保证泡沫制品的质量和绝热性能。
上述技术问题这样解决，构造一种聚氨酯硬质泡沫塑料，所用原料为多异氰酸酯、组合聚醚和发泡剂，组合聚醚主要成份是多种官能度为3～8、分子量1300以下的单体聚醚，单体聚醚是由一种或多种起始剂与氧化丙烯聚合生成，在上述组合聚醚中各组份的具体重量份数为，单体聚醚：100份，泡沫稳定剂：2.0～2.7份，水：1.5～2.8份，各类胺类催化剂：0.8～2.0份，HFC-245fa发泡剂：15～25份。
上述的泡沫塑料的制备方法包括下列工序：
(1)将HFC-245fa冷却至5-15℃；
(2)将HFC-245fa和多种单体聚醚、泡沫稳定剂、催化剂所组成的组合聚醚混合搅拌；
(3)多异氰酸酯和搅拌混合均匀的组合聚醚通过高压发泡机用注射头高压混合发泡；
(4)高压注泡，压力为10-20Mpa。
(5)熟化过程，成型、脱模。
上述的泡沫塑料的制备方法也可以包括下列工序：
(1)由多种单体聚醚、泡沫稳定剂、催化剂混合成组合聚醚；
(2)将组合聚醚和温度范围在15～22℃的HFC-245fa通过静态混合器混合；
(3)在高压发泡机内与多异氰酸酯高压混合；
(4)用注射头高压混合发泡；
(5)高压注泡，压力为10-20Mpa；
(6)熟化，成型、脱模。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
1.HFC-245fa属非VOC类物质，对臭氧层无损害，ODP＝0，是一种理想的替代物。
2.用HFC-245fa发泡的泡沫塑料导热系数低，冰箱节能效果好，尤其在低温下，冰箱能耗更具有优越性。
3.HFC-245fa不可燃，与目前的其它替代发泡剂相比，是绝热性能最佳的发泡剂。
4.HFC-245fa对普通塑料(ABS、HIPS)无侵蚀，不会对内胆造成破坏，是HCFC-141b的最佳替代物之一。
具体实施方式
本发明的聚氨酯硬质泡沫塑料，所用原料为多异氰酸酯、组合聚醚和发泡剂，组合聚醚主要成份是多种官能度为3～8、分子量1300以下的单体聚醚，单体聚醚是由一种或多种起始剂与氧化丙烯聚合生成，所用的起始剂从下列物质中选取：甘油、丙二醇、己三醇、三羟甲基丙烷、乙二胺、山梨醇、蔗糖、二甲苯胺、甘露醇等。常用的单体聚醚含有几种下列的单体聚醚：胺醚，甘油醇聚醚，蔗糖聚醚，甘露醇聚醚，山梨醇聚醚，甘油蔗糖聚醚，二甲苯胺聚醚，聚酯聚醚等。在组合聚醚中各组份的具体重量份数为，单体聚醚：100份，泡沫稳定剂：2.0～2.7份，水：1.5～2.8份，各类胺类催化剂：0.8～2.0份，HFC-245fa发泡剂：15～25份。三聚类催化剂可以从钾盐类催化剂(如辛酸甲、醋酸钾的乙二醇溶液)、三嗪类催化剂(如C-41)或季胺盐类催化剂(如air products公司的TMR系列)。
实施例1
在1000升组合聚醚储罐内混合配制由多种单体聚醚组成的混合物，将20份HFC-245fa冷却至5～10℃，放进已装有配制好组合聚醚的组合聚醚储罐内预混30分钟。多种单体聚醚组成的混合物在罐内的成分为：胺醚(羟值700～770)10份，甘油醇聚醚(羟值330～350)9份，蔗糖聚醚(羟值420～450)21份，甘油蔗糖聚醚(羟值400～450)38份，另加泡沫稳定剂、水、催化剂适量，具体重量份量是：泡沫稳定剂：2.3～2.5份，水：1.5～2.6份，各种胺类催化剂合计0.8～2.0份，通常选用3～4种，可以是：二甲胺基双乙基醚(或五甲基二乙烯三胺)0.05～0.13份，N，N-二甲基环己胺：0.3～0.6份，含三乙烯二胺33％的二甘醇溶液：0.7～1.0份，三嗪类催化剂：0.4～0.6份。发泡过程的原料温度控制在15～22℃，在发泡过程中多异氰酸酯110份(多异氰酸酯的份量控制在上述各组分总量的1～1.3倍的范围内)，通过高压发泡机的注射头在11～16Mpa压力下，与上述已混配好的HFC-245fa和组合聚醚的混合物一起高压混合发泡，其中自由泡密度：23～26kg/m3，芯密度：29～35kg/m3，发泡速度控制在：乳白时间0～5s，凝胶时间60±10s，发泡模具温度控制在30～50℃，工件表面温度≥30℃。泡料被高压注射至冰箱箱体中间夹层，经过熟化烘道工序后，成型、脱模，得到发泡后的产品。
实施例2
先在罐内混合配制好组合聚醚，份量是：胺醚(羟值700～770)11份，甘油醇聚醚(羟值330～350)10份，蔗糖聚醚(羟值420～450)22份，甘油蔗糖聚醚(羟值400～450)40份，泡沫稳定剂、催化剂、水的份量与实施例1相同。将温度为15～22℃的HFC-245fa发泡剂24份和上述配制好的组合聚醚注入Cannon公司的MEF静态混合器(压力≤1.5Mpa，流量30～45L/min)，静态混合器也可以采用Hennecke、OMS或Perros等公司的静态混合器产品，然后和多异氰酸酯(份量与实施例1相同)通过高压发泡机注射头高压混合发泡，余下工序与实施例1相同。
Claims (9)
1.一种聚氨酯硬质泡沫塑料，所用原料为多异氰酸酯、组合聚醚和发泡剂，组合聚醚主要成份是多种官能度为3～8、分子量1300以下的单体聚醚，单体聚醚是由一种或多种起始剂与氧化丙烯聚合生成，其特征是：所述组合聚醚中各组份的具体重量份数为，单体聚醚：100份，泡沫稳定剂：2.0～2.7份，水：1.5～2.8份，各类胺类催化剂：0.8～2.0份，HFC-245fa发泡剂：15～28份。
2.根据权利要求1所述的泡沫塑料，其特征是：作为组合聚醚主要成份的单体聚醚的具体重量份数为，胺醚：6～16份，甘油醇聚醚：6～13份，蔗糖聚醚：16～25份，甘油蔗糖聚醚：35～46份。
3.根据权利要求2所述的泡沫塑料，其特征是：作为组合聚醚主要成份的单体聚醚的优选重量份数为：胺醚：9～13份，甘油醇聚醚：8～10份，蔗糖聚醚：20～23份，甘油蔗糖聚醚：37～43份，泡沫稳定剂：2.3～2.5份，水：1.8～2.6份，二甲胺基双乙基醚：0.05～0.13份，N，N-二甲基环己胺：0.3～0.6份，33％三乙烯二胺的二甘醇溶液：0.5～1.0份，三聚类催化剂：0.4～0.6份，HFC-245fa：16～22份。
4.根据权利要求3所述的泡沫塑料，其特征是：胺醚羟值范围是700～770，甘油醇聚醚羟值范围330～350，蔗糖聚醚羟值范围420～450，甘油蔗糖聚醚羟值范围400～450。
5.根据权利要求3所述的泡沫塑料，其特征是：所述三聚类催化剂是钾盐类催化剂或三嗪类催化剂或季胺盐类催化剂。
6.根据权利要求1所述的泡沫塑料的制备方法，其特征是包括下列工序：
(1)将HFC-245fa冷却至5-15℃；
(2)将HFC-245fa和多种单体聚醚、泡沫稳定剂、催化剂所组成的组合聚醚混合搅拌；
(3)多异氰酸酯和搅拌混合均匀的组合聚醚通过高压发泡机用注射头高压混合发泡；
(4)高压注泡，压力为10-20Mpa。
(5)熟化过程，成型、脱模。
7.根据权利要求6所述的泡沫塑料，其特征是HFC-245fa和组合聚醚混合搅拌的时间是30分钟，混合温度是15-22℃。
8.根据权利要求1所述的泡沫塑料的制备方法，其特征是包括下列工序：
(1)由多种单体聚醚、泡沫稳定剂、催化剂混合成组合聚醚；
(2)将组合聚醚和温度范围在15～22℃的HFC-245fa通过静态混合器混合；
(3)在高压发泡机内与多异氰酸酯高压混合；
(4)用注射头高压混合发泡；
(5)高压注泡，压力为10-20Mpa；
(6)熟化，成型、脱模。
9.根据权利要求8所述的泡沫塑料，其特征是所述的静态混合器是Cannon的MEF静态混合器。
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