CN108047645A - 一种以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂制备的密胺泡沫 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂制备的密胺泡沫。所述密胺泡沫以密胺树脂预聚物采用封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂发泡制得，而液体发泡剂使用环己烷，正庚烷，异辛烷中的一种，其发泡温度范围在80~120℃。所述的封端的异佛尔酮二异氰酸酯以亚硫酸氢钠为封端剂，解封温度为80℃‑120℃，释放出异佛尔酮二异氰酸酯作为固化剂显著提高密胺树脂预聚物的固化速率，从而使固化速率与解封温度范围内的发泡速率匹配；所述密胺泡沫的闭孔率为96%以上、导热系数低于0.029W/m·K、压缩强度达到180kPa以上、氧指数达到36%以上，密度低于50 kg/m3。
Description
技术领域
本发明属于泡沫材料技术领域，具体涉及一种以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂制备的密胺泡沫。
背景技术
密胺泡沫是一种热固性的高分子材料，其具有良好的耐热性、耐溶剂性、电性能及机械强度，并具有离火自熄、燃烧时无熔滴滴落等优良的阻燃性能。密胺泡沫的这些优良性能使得其在各个行业的应用都十分广泛，逐渐替代了现有的其他泡沫材料。但使用传统的发泡技术，很难使发泡速率和固化速率相互匹配，从而导致所制得的密胺泡沫具有很多缺陷：如密胺泡沫的各部分泡孔结构不均匀，从而导致各部分性能不均一；其开孔率高，从而导致泡沫的导热性好，保温性能差，同时也使得吸水率大大提高；固化速率不够，导致很多泡孔破裂或塌陷，使得压缩强度很小；泡沫泡孔较大，在燃烧时难以形成致密的保护性碳层，其氧指数（OI）一般在32%以下。一般为了降低成本，采用液体发泡剂进行发泡，而液体发泡剂一旦达到沸点其发泡速度很快，此时固化速率很难匹配发泡速率，从而导致所制得的密胺泡沫具有很多缺陷。如果一味地提高催化剂的用量来提高固化速率比较困难，还可能会导致开始的固化速率就很快，在没达到发泡温度的情况下密胺树脂就固化了，从而得不到性能优良的密胺泡沫。
发明内容
本发明的目的是提供一种以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂制备的密胺泡沫，同时，提供一种制备以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫的方法。
一种以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂制备的密胺泡沫，其特征在于：所述密胺泡沫以密胺树脂预聚物采用封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂发泡制得，所述封端的异佛尔酮二异氰酸酯以亚硫酸氢钠为封端剂，解封温度为80℃-120℃，释放出异佛尔酮二异氰酸酯作为固化剂显著提高密胺树脂预聚物的固化速率，从而使固化速率与解封温度范围内的发泡速率匹配；所述密胺泡沫材料的闭孔率为96%以上、导热系数低于0.029W/m·K、压缩强度达到180kPa以上、氧指数达到36%以上，密度低于50 kg/m3。
制备以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫的操作步骤如下：
（1）制备封端的异佛尔酮二异氰酸酯
（1.1）在30g亚硫酸氢钠（NaHSO3）中加入60g水，在搅拌状态下完全溶解，得到90g亚硫酸氢钠溶液；
（1.2）在26.7g异佛尔酮二异氰酸酯单体中加入16g乙酸乙酯（摩尔比HSO3 ：NCO=1.2 ：1），分散均匀，得到42.7g异佛尔酮二异氰酸酯溶液；
（1.3） 在25℃恒温水浴、搅拌条件下，缓慢滴加42.7g异佛尔酮二异氰酸酯溶液于90g亚硫酸氢钠溶液中，滴加完毕，继续搅拌2h，得到132.7g封闭产物；
（1.4）在真空干燥条件下，将132.7g封闭产物干燥为固体，并制成粉末，即得51.7g封端的异佛尔酮二异氰酸酯；
（2）制备以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫
（2.1）取100g密胺树脂预聚物、2-4g液体发泡剂、2-3g匀泡剂、1-2g表面活性剂、2-4g封端的异佛尔酮二异氰酸酯和1-3g催化剂，混合搅拌均匀，得到密胺树脂发泡液；
（2.2）将密胺树脂发泡液倒入模具中，在温度100-120℃条件下，发泡25-50min，升温至110-130℃，熟化4-6h，切割成型，得到以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫。
进一步限定的技术方案如下：
所述液体发泡剂为环己烷、正庚烷、异辛烷中的一种。
所述匀泡剂为羟基硅油
所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、司班60（Span-60）中的一种或两种的混合物。
所述催化剂为乙酸、盐酸、稀硫酸中的一种。
所述模具的壁厚不超过5mm。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1. 本发明以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂制备的密胺泡沫的闭孔率较高，达到96%以上；保温效果较好，其导热系数低于0.029W/m·K；力学性能较好，其压缩强度达到180kPa以上；并拥有较好的阻燃性能，氧指数达到36%以上；密度低于50kg/m3。
2. 本发明制备工艺所用的固化剂为封端的异佛尔酮二异氰酸酯，封端的异佛尔酮二异氰酸酯以亚硫酸氢钠为封端剂，解封温度为80℃～120℃，释放出异佛尔酮二异氰酸酯作为固化剂显著提高密胺树脂预聚物的固化速率，而发泡剂使用环己烷，正庚烷，异辛烷中的一种，其发泡温度范围在80～120℃。封端的异佛尔酮二异氰酸酯的解封温度范围与体系的发泡温度范围正好匹配，在80℃以下的起始加热阶段封端的异佛尔酮二异氰酸不会解封不起固化作用，从而不会因固化速率太快导致在没有达到发泡温度的情况下密胺树脂就先固化了。当达到发泡温度时，封端的异佛尔酮二异氰酸酯正好可以解封起到固化剂作用，解封释放的异佛尔酮二异氰酸酯作为固化剂有效地提高了密胺树脂的固化速率，通过调节异佛尔酮二异氰酸酯的使用量能够使固化速率与解封温度范围内的发泡速率匹配，制备综合性能良好的密胺泡沫。
3. 本发明制备工艺的优点在于:与其他密胺泡沫的制备工艺相比，本发明所使用的固化剂为潜伏型固化剂，通过调节所加入固化剂的量，能够很好的调控发泡温度范围内的固化速率，使得发泡温度范围内的固化速率与发泡速率很好的匹配从而制得综合性能良好的密胺泡沫；本发明使用烘箱作为加热设备制备密胺泡沫，该法发泡温度较低，发泡时间较短。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地描述。
以下实施例所用原料的来源说明如下：
密胺树脂预聚物购置于“潍坊金水源化工有限公司”，其是三聚氰胺与甲醛反应所得到的聚合物，又称三聚氰胺甲醛树脂，英文缩写MF。密胺树脂预聚物无色透明，在沸水中稳定。密胺树脂预聚物在室温下不固化，一般在130～150℃热固化，加少量酸催化可提高固化速度。加工成型时发生交联反应，制品为不熔的热固性树脂。
十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠等其它试剂均购置于“国药集团化学试剂有限公司”。
实施例1
制备以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫的操作步骤如下：
（1）制备封端的异佛尔酮二异氰酸酯
（1.1）将30g亚硫酸氢钠（NaHSO3）加入三口烧瓶中，加入60g水，在搅拌状态下使其完全溶解，得到90g亚硫酸氢钠溶液；
（1.2）将26.7g异佛尔酮二异氰酸酯单体加入滴液漏斗中，加入16g乙酸乙酯，分散均匀，得到42.7g异佛尔酮二异氰酸酯溶液；
(1.3) 将三口烧瓶置于25℃恒温水浴槽中，打开滴液漏斗，在100rpm的转速下以一定速率缓慢滴加异佛尔酮二异氰酸酯溶液于亚硫酸氢钠溶液中，滴加完毕，继续搅拌2h，得到132.7g封闭产物；
(1.4) 将132.7g封闭产物在真空干燥条件下，干燥为固体，制成粉末，即得51.7g封端的异佛尔酮二异氰酸酯；
（2）制备以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫
（2.1）称取100g密胺树脂预聚物于250ml烧杯中，加入3g正庚烷、1.5g羟基硅油，1g十二烷基硫酸钠、3g封端的异佛尔酮二异氰酸酯和1g盐酸，混合后搅拌均匀，得到密胺树脂发泡液；
（2.2）称取100g密胺树脂发泡液倒入体积为1000cm3的模具中，将模具放入温度为110℃的烘箱中发泡35min，然后升温至120℃，熟化5h之后切割成型，得到以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫；
所制得的以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫的闭孔率为96.2%、导热系数为0.025 W/m·K、压缩强度为185kPa、氧指数为36.5%、密度为48kg/m3。
实施例2
制备以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫的操作步骤如下：
（1）制备封端的异佛尔酮二异氰酸酯
（1.1）将30g亚硫酸氢钠（NaHSO3）加入三口烧瓶中，加入60g水，在搅拌状态下使其完全溶解，得到90g亚硫酸氢钠溶液；
（1.2）将26.7g异佛尔酮二异氰酸酯单体加入滴液漏斗中，加入16g乙酸乙酯，分散均匀，得到42.7g异佛尔酮二异氰酸酯溶液；
（1.3） 将三口烧瓶置于25℃恒温水浴槽中，打开滴液漏斗，在100rpm的转速下以一定速率缓慢滴加异佛尔酮二异氰酸酯溶液于亚硫酸氢钠溶液中，滴加完毕，继续搅拌2h，得到132.7g封闭产物；
（1.4）将132.7g封闭产物在真空干燥条件下，干燥为固体，制成粉末，即得51.7g封端的异佛尔酮二异氰酸酯；
（2）制备以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫
（2.1）称取100g密胺树脂预聚物于250ml烧杯中，加入2.5g环己烷、1.5g羟基硅油、1g十二烷基硫酸钠、1g司班60（Span-60）、2.5g封端的异佛尔酮二异氰酸酯和2g稀硫酸，混合后搅拌均匀，得到密胺树脂发泡液；
（2.2）称取100g密胺树脂发泡液倒入体积为1000cm3的模具中，将模具放入温度为100℃的烘箱中发泡50min，然后升温至110℃，熟化6h之后切割成型，得到以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫；
所制得以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫的闭孔率为96.5%、导热系数为0.028W/m·K、压缩强度为181kPa、氧指数为38.5%、密度为46kg/m3。
实施例3
制备以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫的操作步骤如下：
（1）制备封端的异佛尔酮二异氰酸酯
（1.1）将30g亚硫酸氢钠（NaHSO3）加入三口烧瓶中，加入60g水，在搅拌状态下使其完全溶解，得到90g亚硫酸氢钠溶液；
（1.2）将26.7g异佛尔酮二异氰酸酯单体加入滴液漏斗中，加入16g乙酸乙酯，分散均匀，得到42.7g异佛尔酮二异氰酸酯溶液；
（1.3）将三口烧瓶置于25℃恒温水浴槽中，打开滴液漏斗，在100rpm的转速下以一定速率缓慢滴加异佛尔酮二异氰酸酯溶液于亚硫酸氢钠溶液中，滴加完毕，继续搅拌2h，得到132.7g封闭产物；
（1.4）将132.7g封闭产物在真空干燥条件下，干燥为固体，制成粉末，即得51.7g封端的异佛尔酮二异氰酸酯；
（2）制备以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫
（2.1） 称取100g密胺树脂预聚物于250ml烧杯中，加入4g异辛烷、1.5g羟基硅油、1.5g十二烷基苯磺酸钠、4g封端的异佛尔酮二异氰酸酯和1.5g乙酸，混合后搅拌均匀，得到密胺树脂发泡液；
（2.2）称取100g密胺树脂发泡液倒入体积为1000cm3的模具中，将模具放入温度为120℃的烘箱中发泡25min，然后升温至130℃，熟化4h之后切割成型，得到以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫；
所制得的以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫的闭孔率为97.2%、导热系数为0.023W/m·K、压缩强度为200kPa、指数为38.5%、、密度为50kg/m3。
Claims (7)
1.一种以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂制备的密胺泡沫，其特征在于：所述密胺泡沫以密胺树脂预聚物采用封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂发泡制得，所述封端的异佛尔酮二异氰酸酯以亚硫酸氢钠为封端剂，解封温度为80℃-120℃，释放出异佛尔酮二异氰酸酯作为固化剂显著提高密胺树脂预聚物的固化速率，从而使固化速率与解封温度范围内的发泡速率匹配；所述密胺泡沫材料的闭孔率为96%以上、导热系数低于0.029W/m·K、压缩强度达到180kPa以上、氧指数达到36%以上，密度低于50 kg/m3。
2.制备权利要求1所述以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂制备的密胺泡沫的方法，其特征在于操作步骤如下：
（1）制备封端的异佛尔酮二异氰酸酯
（1.1）在30g亚硫酸氢钠（NaHSO3）中加入60g水，在搅拌状态下完全溶解，得到90g亚硫酸氢钠溶液；
（1.2）在26.7g异佛尔酮二异氰酸酯单体中加入16g乙酸乙酯（摩尔比HSO3 ：NCO=1.2 ：1），分散均匀，得到42.7g异佛尔酮二异氰酸酯溶液；
（1.3） 在25℃恒温水浴、搅拌条件下，缓慢滴加42.7g异佛尔酮二异氰酸酯溶液于90g亚硫酸氢钠溶液中，滴加完毕，继续搅拌2h，得到132.7g封闭产物；
（1.4）在真空干燥条件下，将132.7g封闭产物干燥为固体，并制成粉末，即得51.7g封端的异佛尔酮二异氰酸酯；
（2）制备以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫
（2.1）取100g密胺树脂预聚物、2-4g液体发泡剂、2-3g匀泡剂、1-2g表面活性剂、2-4g封端的异佛尔酮二异氰酸酯和1-3g催化剂，混合搅拌均匀，得到密胺树脂发泡液；
（2.2）将密胺树脂发泡液倒入模具中，在温度100-120℃条件下，发泡25-50min，升温至110-130℃，熟化4-6h，切割成型，得到以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂的密胺泡沫。
3.根据权利要求2所述的一种以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂制备的密胺泡沫的制备方法，其特征在于：所述的液体发泡剂为环己烷、正庚烷、异辛烷中的一种。
4.根据权利要求2所述的一种以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂制备的密胺泡沫的制备方法，其特征在于，所述的匀泡剂为羟基硅油。
5.根据权利要求2所述的一种以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂制备的密胺泡沫的制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、司班60（Span-60）中的一种或两种的混合物。
6.根据权利要求2所述的一种以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂制备的密胺泡沫的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为乙酸、盐酸、稀硫酸中的一种。
7.根据权利要求2所述的一种以封端的异佛尔酮二异氰酸酯为固化剂制备的密胺泡沫的制备方法，其特征在于，所述的模具的壁厚不超过5mm。
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