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CN104479092A - 低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫及其制备方法 - Google Patents

低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫及其制备方法，由组分A和组分B组成，其中，所述组分A由以下组分组成：聚醚多元醇A72～76，聚醚多元醇B4～8，泡沫稳定剂A0.25～0.4，泡沫稳定剂B1.2～1.6，水2.5～5，催化剂1～3，阻燃剂8～16；以上数值为各组分在组分A中所占的重量百分数；所述组分B为多次甲基多苯基多异氰酸酯。本发明工艺简单，易操作，挥发低，无三废，产品质量稳定；本发明通过聚醚多元醇体系、合适的泡沫稳定剂、催化剂和阻燃剂的选择，制备出的硬质聚氨酯泡沫具有较低的导热系数，一定的开孔性，极佳的非尺寸稳定性。

Description

低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫及其制备方法
技术领域
本发明属于化工材料技术领域，具体涉及一种低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫及其制备方法。
背景技术
根据芯材不同，建筑保温领域常用的复合板材主要有岩棉复合板、聚苯乙烯复合板、酚醛泡沫复合板、聚氨酯硬泡复合板等。其中聚氨酯硬泡复合板由于其导热系数明显低于其他材料，在国家进一步推动的节能减排等政策下，在建筑保温等领域得到了越来越多的应用。
常规的聚氨酯硬泡复合板材料芯材一般为密度35kg/m3以上的硬质聚氨酯泡沫。这种材料虽然具有极低的导热系数等方面的优势，但其成本与其他几种芯材相比较高，越来越多的聚氨酯夹芯板制造商寻求通过降低芯材密度的方法控制成本，但由于密度过低时易使泡沫出现收缩等现象，目前市面上的聚氨酯硬泡夹芯板密度往往不低于35kg/m3。另外，目前普遍应用的硬质聚氨酯泡沫绝大多数使用氟利昂、141b等泡剂，这类发泡剂由于对大气层有破坏作用，必将逐步被取代。全水发泡体系由于发泡过程中只生成二氧化碳，成为最具有环保特性的发泡体系。
发明内容
本发明的目的是提供了一种在较低密度下不产生收缩形变的全水开孔硬质聚氨酯泡沫及其制备方法，常温、常压下进行，工艺简单，易操作，挥发低，无三废，产品质量稳定；本发明通过聚醚多元醇体系、合适的泡沫稳定剂、催化剂和阻燃剂的选择，制备出的硬质聚氨酯泡沫具有较低的导热系数，一定的开孔性，极佳的非尺寸稳定性。
本发明所述的低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫，由组分A和组分B组成，其中，
所述组分A由以下组分组成：
以上数值为各组分在组分A中所占的重量百分数；
所述组分B为多次甲基多苯基多异氰酸酯。
组分A中聚醚多元醇A的起始剂为蔗糖、甘油或季戊四醇中的两种或三种，聚合单体为环氧丙烷和环氧乙烷，粘度为1500～3500mpa*s，羟值为300～380mgKOH/g。
所述聚醚多元醇A的起始剂为蔗糖和甘油，聚合单体为环氧丙烷和环氧乙烷，二者呈嵌段共聚进行开环聚合而成，其中环氧乙烷含量占聚合单体总质量的10～30wt％；得到的聚醚多元醇A的官能度为4.7，粘度为1500～3500mpa*s，羟值为300～380mgKOH/g。
所述聚醚多元醇B为纯蔗糖起始剂，聚合单体为环氧丙烷，得到的聚醚官能度大于7，粘度为30000～40000mpa*s，羟值为360～390mgKOH/g。
所述的泡沫稳定剂A为硅酮表面活性剂；所述的泡沫稳定剂B为非水解硅碳类表面活性剂。
所述泡沫稳定剂A为BABCO DC2525，生产厂家为空气化工公司市售产品；所述的泡沫稳定剂B为B-8545，生产厂家为赢创公司市售产品。
所述催化剂为叔胺类耐水解催化剂；所述阻燃剂为反应型阻燃剂和添加型阻燃剂的混合物。
所述催化剂为N，N-二甲基环己胺和N，N-二甲基苄胺和A-33(三乙烯二胺33％的丙二醇溶液)的混合物；所述阻燃剂为三(一缩二丙二醇)亚磷酸酯及添加型高效阻燃剂FR707的混合物，两者重量比为1:6～1:10，其中，阻燃剂FR707生产厂家为青岛联美化工，市售产品。
低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤：
制备组分A：将聚醚多元醇A、聚醚多元醇B装入反应釜中搅拌10-15min，然后加入水、催化剂、泡沫稳定剂A、泡沫稳定剂B、阻燃剂，在常温下搅拌反应，搅拌2～3小时，即可装桶备用；
制备组分B：将多次甲基多苯基多异氰酸酯称量备用。
使用时，将组分A与组分B按重量比1：1.2～1.5通过高压浇注机均匀混合，注入模具，经过成型熟化，制得产品。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明是在常温、常压下进行，工艺简单，易操作，挥发低，无三废，产品质量稳定；
2、本发明通过聚醚多元醇体系、合适的泡沫稳定剂、催化剂和阻燃剂的选择，制备出的硬质聚氨酯泡沫具有较低的导热系数，一定的开孔性，极佳的非尺寸稳定性，非常适合用于低密度复合板的芯材。由此产品制备的聚氨酯夹芯板芯密度可在20～30kg/m3,且长期放置不会产生泡沫收缩等现象。
具体实施方式
以下结合实施例具体说明本发明。
实施例1
制备组分A，100kg：
分别称取聚醚多元醇A 72kg，聚醚多元醇B 8kg，泡沫稳定剂A BABCO DC25250.25kg，泡沫稳定剂B B-85451.5kg，水5kg，催化剂选用N,N-二甲基环己胺0.5kg、N,N-二甲基苄胺1kg和A-330.5kg的混合物，阻燃剂三(一缩二丙二醇)亚磷酸酯1kg及FR70710kg的混合物，将称量好的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B装入反应釜中搅拌10-15min，然后加入水、催化剂、泡沫稳定剂A、泡沫稳定剂B、阻燃剂，在常温下搅拌2小时，取样检测合格后，即可装桶。
组分B：
多次甲基多苯基多异氰酸酯，150kg，称量备用。
使用时，将组分A与组分B按重量比1：1.5通过高压浇注机均匀混合，注入模具，经过成型熟化，制得产品。经检测产品性能指标如表1所示。
实施例2
制备组分A，100kg：
分别称取聚醚多元醇A 76kg，聚醚多元醇B 4kg，泡沫稳定剂A选用BABCO DC25250.4kg，泡沫稳定剂B选用B-85451.2kg，水2.5kg，催化剂选用N,N-二甲基环己胺0.3kg、N,N-二甲基苄胺0.6kg和A-330.1kg的混合物，阻燃剂选用三(一缩二丙二醇)亚磷酸酯2kg及FR70712kg的混合物，将称量好的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B装入反应釜中搅拌10-15min，然后加入水、催化剂、泡沫稳定剂A、泡沫稳定剂B、阻燃剂，在常温下搅拌2小时，取样检测合格后，即可装桶。
组分B：
称取多次甲基多苯基多异氰酸酯120kg，称量备用。
使用时，将组分A与组分B按重量比1：1.2通过高压浇注机均匀混合，注入模具，经过成型熟化，制得产品，经检测产品性能指标如表1所示。
实施例3
制备组分A，100kg：
称取聚醚多元醇A 75kg，聚醚多元醇B 5kg，泡沫稳定剂A选用BABCO DC25250.3kg，泡沫稳定剂B选用B-85451.6kg，水4kg，催化剂选用N,N-二甲基环己胺0.9kg、N,N-二甲基苄胺1.5kg和A-330.6kg的混合物，阻燃剂选用三(一缩二丙二醇)亚磷酸酯1.5kg及FR70712kg的混合物，将称量好的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B装入反应釜中搅拌10-15min，然后加入水、催化剂、泡沫稳定剂A、泡沫稳定剂B、阻燃剂，在常温下搅拌2小时，取样检测合格后，即可装桶。
组分B：
称取多次甲基多苯基多异氰酸酯130kg，称量备用。
使用时，将组分A与组分B按重量比1：1.3通过高压浇注机均匀混合，注入模具，经过成型熟化，制得产品，经检测产品性能指标如表1所示。
表1实施例1-3制得的产品基本性能指标
由上表可知：由实施例所制得的低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫，其自由泡密度可以做到18kg/m3以下，模压泡芯密度可以达到20～30kg/m3；泡沫均有不同程度的开孔，开孔率均在20％以上，在-35℃放置48h及室温下放置7天后，三个实例中的泡沫体积变化率均极低，说明本发明得到的泡沫在密度很低的情况下尺寸稳定性极佳。

Claims (10)

1.一种低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫，其特征在于，由组分A和组分B组成，其中，
所述组分A由以下组分组成：
以上数值为各组分在组分A中所占的重量百分数；
所述组分B为多次甲基多苯基多异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述的低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫，其特征是：组分A中聚醚多元醇A的起始剂为蔗糖、甘油或季戊四醇中的两种或三种，聚合单体为环氧丙烷和环氧乙烷，粘度为1500～3500mpa*s，羟值为300～380mgKOH/g。
3.根据权利要求1或2所述的低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫，其特征是：所述聚醚多元醇A的起始剂为蔗糖和甘油，聚合单体为环氧丙烷和环氧乙烷，二者呈嵌段共聚进行开环聚合而成，其中环氧乙烷含量占聚合单体总质量的10～30wt％；得到的聚醚多元醇A的官能度为4.7，粘度为1500～3500mpa*s，羟值为300～380mgKOH/g。
4.根据权利要求1所述的低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫，其特征是：所述聚醚多元醇B为纯蔗糖起始剂，聚合单体为环氧丙烷，得到的聚醚官能度大于7，粘度为30000～40000mpa*s，羟值为360～390mgKOH/g。
5.根据权利要求1所述的低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫，其特征是：所述的泡沫稳定剂A为硅酮表面活性剂；所述的泡沫稳定剂B为非水解硅碳类表面活性剂。
6.根据权利要求1或5所述的低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫，其特征是：所述泡沫稳定剂A为BABCO DC2525；所述的泡沫稳定剂B为B-8545。
7.根据权利要求1所述的低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫，其特征是：所述催化剂为叔胺类耐水解催化剂；所述阻燃剂为反应型阻燃剂和添加型阻燃剂的混合物。
8.根据权利要求1或7所述的低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫，其特征是：所述催化剂为N，N-二甲基环己胺和N，N-二甲基苄胺和A-33的混合物；所述阻燃剂为三(一缩二丙二醇)亚磷酸酯及添加型高效阻燃剂FR707的混合物，两者重量比为1:6～1:10。
9.一种权利要求1-8任意一项所述的低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备组分A：将聚醚多元醇A、聚醚多元醇B装入反应釜中搅拌10-15min，然后加入水、催化剂、泡沫稳定剂A、泡沫稳定剂B、阻燃剂，在常温下搅拌反应，搅拌2～3小时，即可装桶备用；
制备组分B：将多次甲基多苯基多异氰酸酯称量备用。
10.根据权利要求9所述的低密度全水开孔硬质聚氨酯泡沫的制备方法，其特征是：使用时，将组分A与组分B按重量比1：1.2～1.5通过高压浇注机均匀混合，注入模具，经过成型熟化，制得产品。
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