CN102079803B

CN102079803B - 一种全水型组合聚醚及使用方法，聚氨酯硬质泡沫组合物

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Publication number: CN102079803B
Application number: CN200910199487XA
Authority: CN
Inventors: 李心强; 董建国; 周玉波
Original assignee: SHANGHAI DONGDA POLYURETHANE CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI DONGDA POLYURETHANE CO Ltd
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: CN102079803A

Abstract

本发明公开了一种全水型组合聚醚及其使用方法。所述的全水型组合聚醚包括下述各成分：聚醚多元醇SA380、聚醚多元醇310、泡沫稳定剂、N，N-二甲基环己胺、N，N-二甲基苄胺和水。本发明还公开了一种用于制备聚氨酯硬质泡沫的组合物。本发明的全水型组合聚醚克服了现有的组合聚醚中使用氟利昂类发泡剂，对环境造成不可逆转的污染，并且利用水作为发泡剂存在泡沫变形和脆性升高等缺陷，提供了一种全水型组合聚醚，其使用水作为发泡剂，用其制得的组合聚醚具有良好的导热系数、优异的尺寸稳定性能、流动性和脱模性能，压缩强度高，尤其适用于太阳能热水器领域作为保温材料，具有明显的环保优势和社会效益。

Description

一种全水型组合聚醚及使用方法,聚氨酯硬质泡沫组合物

技术领域

本发明涉及聚氨酯硬质泡沫发泡领域，尤其涉及一种全水型组合聚醚及其使用方法。本发明还涉及一种含有所述的全水型组合聚醚的聚氨酯硬质泡沫组合物。

背景技术

聚氨酯硬质泡沫以其优异的性能广泛应用于保温、制冷、建筑等行业，但随着其应用的广泛拓展，其对环境的负面影响给人们敲响了警钟。聚氨酯泡沫行业采用的发泡剂主要有：HCFC(氢氯氟烃)、HFC(氢氟烃)、HC(烷烃)、液态CO₂或水。HCFC、HFC等发泡剂皆为氟利昂类(CFCs)发泡剂，氟里昂的使用会消耗大气臭氧层物质对大气臭氧层的破坏，导致紫外线照射增强并威胁到人类及其他地球生物的生存，是目前人类面临的最为严重的环境问题之一。从2006年开始，保护臭氧层行动进入履约关键期。按照《蒙特利尔协议修正案》及国家CFC替代计划，我们面临着主要消耗臭氧层物质到2005年削减50％、到2007年削减85％、到2010年削减到零这一目标的挑战。

在CFC替代过程中，广泛采用ODP值为零的发泡剂如环戊烷(或环/异戊烷)和过渡替代的发泡剂HCFC-141B，目前我国太阳能热水器发泡采用的是HCFC-141B和HFC-245fa或者部分使用HFC-365fm。这几种物理发泡剂均会对环境产生温室效应。

处于环保考虑，希望能够研发一种能够用水发泡的组合聚醚，由此代替氟利昂类发泡剂。然而，在聚氨酯硬质泡沫中较少用水作发泡剂，主要原因是：①用水发泡时，由于发泡时会在泡沫内产生CO₂，常温下容易形成负压。因此需要使泡沫固相强度大于所形成的负压，避免造成泡沫形变。最常规的方法是将泡沫密度提高到30％，这就造成成本的极大增加，难于推广。另外一种方式通过提高组合聚醚与异氰酸酯的质量比来提高泡沫强度，如将质量比提高到1∶1.5，同样造成成本升高。②水发泡所形成的聚氨酯泡沫由于水参与了同异氰酸酯的反应形成了脲这种脆性物质，导致泡沫与太阳能热水器的外壳和内胆不粘接。目前市场中罕有用于太阳能热水器保温材料的全水型组合聚醚。市售全水型组合聚醚的性能指标为：

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了上述现有技术中用水作为发泡剂时，聚氨酯泡沫的泡沫强度和粘结性降低，并且组合聚醚和异氰酸酯配比高，导致成本升高的缺陷，提供了一种全水型组合聚醚，该组合聚醚以水作为发泡剂，既能兼顾环保要求，又能解决聚氨酯硬质泡沫强度和粘结性下架的问题，并且降低了组合聚醚和异氰酸酯的配比，成本低。本发明的全水型组合聚醚适用于制备聚氨酯保温材料，尤其适合用于太阳能聚氨酯保温层。

为了能够用水作为发泡剂，必须避免在发泡过程中形成脲这种脆性物质，以及泡沫的形变，为此本发明针对一种具有优异性能的聚醚多元醇，筛选出了能配合该聚醚多元醇使用并能达到优异的发泡效果的组合聚醚。

因此，本发明提供了一种全水型组合聚醚，其包括下述各成分：聚醚多元醇SA380、聚醚多元醇310、泡沫稳定剂、N，N-二甲基环己胺、N，N-二甲基苄胺和水。

其中，本发明的全水型组合聚醚的各成分的质量份数较佳的为：聚醚多元醇SA3805-7份，聚醚多元醇3103-5份，泡沫稳定剂0.2-0.3份，N，N-二甲基环己胺0.1-0.3份，N，N-二甲基苄胺0.1-0.2份和水0.3-0.45份。

本发明的全水型组合聚醚是一种无色至浅黄色的透明液体，其物理性能指标见表1。

表1

其中，所述的聚醚多元醇SA380为市售产品，其粘度为2000-3000mpa.s(25℃)，官能度为6.0，羟值为250-350mgKOH/g，水分小于0.1％。

其中，所述的聚醚多元醇310为本领域常规试剂，官能度为3，羟值为100-200mgKOH/g，水分小于0.1％。

其中，所述的泡沫稳定剂为聚氨酯硬质泡沫领域常规使用的各类泡沫稳定剂，较佳的为含硅类泡沫稳定剂，更佳的为德固赛公司的B8462和/或美国1迈图高新材料集团公司1的L6900等。

其中，N，N-二甲基环己胺和N，N-二甲基苄胺作为聚氨酯反应的催化剂，这两种催化剂一起使用能够消除水与异氰酸酯反应形成脲键并进一步形成脲基甲酸酯，降低聚氨酯泡沫的脆性并提高其粘结性。

其中，所述的水较佳的为去离子水。

较佳地，本发明的全水型组合聚醚中还可根据需要含有本领域其他常规的添加剂，只要其基本不影响本发明组合聚醚的技术效果即可。

在本发明一较佳的实例中，本发明的全水型组合聚醚由下述各质量份数的成分组成：聚醚多元醇SA3805-7份，聚醚多元醇3103-5份，泡沫稳定剂0.2-0.3份，N，N-二甲基环己胺0.1-0.3份，N，N-二甲基苄胺0.1-0.2份和水0.3-0.45份。

本发明的全水型组合聚醚主要应用于太阳能热水器的聚氨酯保温层，相比于目前现状，该发明具备明显的环保优势和社会效益，对太阳能热水器的外壳有良好的粘结力。

本发明的全水型组合聚醚的制备方法为：将各成分按质量份数均匀混合，即得到全水型组合聚醚。所述的混合较佳的在不锈钢混拌釜内进行，混合时间较佳的为2-5小时。

本发明的全水型组合聚醚的使用方法可参照本领域组合聚醚的常规使用方法进行。本发明还特别提供一种所述的全水型组合聚醚的使用方法，其包括下述步骤：将本发明的全水型组合聚醚和异氰酸酯(粗MDI)按质量比1∶1.0-1∶1.4的比例混合后反应。这样能将成本控制在较低的范围内。在不考虑成本因素的前提下，本发明的组合聚醚与异氰酸酯的质量比也可高于1∶1.4，如和现有技术中相同的1∶1.5。

本发明还提供了一种用于制备聚氨酯泡沫的组合物，其包括本发明的全水型组合聚醚和异氰酸酯，其中组合聚醚和异氰酸酯的质量比为1∶1-1∶1.4。

本发明中，上述各优选条件，可在符合本领域常识的基础上任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明使用的试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

1、本发明的全水型组合聚醚中以水作为发泡剂，与异氰酸酯作用后得到的聚氨酯泡沫具备了良好的导热系数、优异的尺寸稳定性能、流动性和脱模性能，压缩强度高。

2、本发明的全水型组合聚醚以其良好的粘结性能，在太阳能热水器的保温层领域，具有明显的环保优势和社会效益。

具体实施方式

下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。

下述实施例中使用的聚醚多元醇SA380购于上海东大聚氨酯有限公司

B8462购于德固赛公司。L6900购于美国迈图高新材料集团公司。

实施例1

全水型组合聚醚的配方：

聚醚多元醇SA3806份，聚醚多元醇3104份，硅酮类泡沫稳定剂B84620.2份，N，N-二甲基环己胺0.2份，N，N-二甲基苄胺0.1份，水0.4份。

全水型组合聚醚的制备方法：根据全水型组合聚醚的配方将上述各成分于室温下以500转/分搅拌2小时，放料即得。

聚氨酯泡沫保温材料的制备：组合聚醚产品与异氰酸酯质量比为1∶1.2反应可得泡沫密度35kg/m³的太阳能用聚氨酯泡沫保温材料。

实施例2

全水型组合聚醚配方：

聚醚多元醇SA3805份，聚醚多元醇3105份，硅酮类泡沫稳定剂B84620.25份，N，N-二甲基环己胺0.25份，N，N-二甲基苄胺0.2份，水0.3份。

聚氨酯泡沫保温材料的制备：组合聚醚产品与异氰酸酯质量比为1∶1.0反应可得泡沫密度38kg/m³的太阳能用聚氨酯泡沫保温材料。

实施例3

全水型组合聚醚的配方：

聚醚多元醇SA3807份，聚醚多元醇3103份，硅酮类泡沫稳定剂L69000.3份，N，N-二甲基环己胺0.3份，N，N-二甲基苄胺0.2份，水0.45份，

聚氨酯泡沫保温材料的制备：组合聚醚产品与异氰酸酯质量比为1∶1.2反应可得泡沫密度37kg/m³的太阳能用聚氨酯泡沫保温材料。

效果实施例1太阳能用全水型组合聚醚的应用

将实施例1的组合聚醚加入发泡机的POL料液储罐，将多异氰酸酯加入发泡机的ISO料液储罐；调整发泡机的物料温度，调整流量与料比，计算好20支真空管太阳能的发泡注料量(4公斤)，浇注，发泡完毕后，10min脱模，将太阳能转移至熟化室(30-50℃)，熟化12h。室温放置3天后，取模塑泡检测其泡沫性能，见表2。

表2

由表2可见，用本发明的全水型组合聚醚制得的聚氨酯泡沫保温材料的强度、粘结性、闭孔率、尺寸稳定性能等指标都比现有的组合聚醚有明显地提高。

Claims

1.一种全水型组合聚醚，其特征在于：其包括下述各成分：聚醚多元醇SA380、聚醚多元醇310、泡沫稳定剂、N，N-二甲基环己胺、N，N-二甲基苄胺和水；各成分的质量份数为：聚醚多元醇SA380 5-7份，聚醚多元醇3103-5份，泡沫稳定剂0.2-0.3份，N，N-二甲基环己胺0.1-0.3份，N，N-二甲基苄胺0.1-0.2份和水0.3-0.45份；所述的泡沫稳定剂为含硅类泡沫稳定剂；所述的含硅类泡沫稳定剂为B8462和/或L6900。

2.如权利要求1所述的全水型组合聚醚，其特征在于：所述的全水型组合聚醚由下述各质量份数的成分组成：聚醚多元醇SA380 5-7份，聚醚多元醇310 3-5份，泡沫稳定剂0.2-0.3份，N，N-二甲基环己胺0.1-0.3份，N，N-二甲基苄胺0.1-0.2份和水0.3-0.45份。

3.一种全水型组合聚醚的使用方法，其特征在于：其包括下述步骤：将权利要求1或2所述的全水型组合聚醚和异氰酸酯按质量比1∶1.0-1∶1.4的比例混合后即得。

4.一种用于制备聚氨酯泡沫的组合物，其特征在于：其包括权利要求1或2所述的全水型组合聚醚和异氰酸酯，其中组合聚醚和异氰酸酯的质量比为1∶1-1∶1.4。