CN104140513A - 一种聚氨酯发泡材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚氨酯发泡材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及化学材料领域，特别涉及一种聚氨酯发泡材料及其制备方法。聚氨酯发泡材料，由聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以质量比例为1:0.95-1混合发泡固化而成。本发明提供的聚氨酯发泡材料，硬度高，表面邵氏硬度达55HD以上；弯曲强度大，达20MPa以上；重量轻，密度为300-500kg/m3，且得到的聚氨酯发泡材料可刨、可锯、易切割，节能环保，满足其广泛应用的需求。聚氨酯发泡材料的制备方法，将聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI混合后反应，反应条件为：温度20-35℃，压力0.2-0.8MPa，搅拌速度200-300r/min，反应30-40min即得，制备方法简单易行，且耗能低。

Description

一种聚氨酯发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及化学材料领域，具体而言，涉及一种聚氨酯发泡材料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯发泡材料具有重量轻、独特的隔热保温性能，具优良的防水性能，保温、防水合二为一，质量好，使用寿命长，无氟发泡，适应环境宽等优点，被广泛应用于家具、建材等领域。但是，现有的聚氨酯发泡材料具有硬度低，弯曲强度低等缺陷，限制了其应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚氨酯发泡材料及其制备方法，以解决上述的问题。
在本发明的实施例中提供了一种聚氨酯发泡材料，由聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以质量比例为1:0.95-1混合发泡固化而成。
优选地，所述聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇95-105份、表面活性剂2-2.5份、催化剂1-2.35份、发泡剂5-10份。
优选地，所述聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇100-102份、表面活性剂2-2.5份、催化剂1.5-2份、发泡剂7-8份。
优选地，所述聚醚多元醇由以下方法制备：在胺类催化剂的作用下，以蔗糖二元醇为起始剂，加热至100℃以上将环氧丙烷开环聚合而成；
所述聚醚多元醇的羟值为350-450mgKOH/g；25℃条件下，其粘度为2500-10000mPa·s。
优选地，所述表面活性剂为硅酮表面活性剂。
优选地，所述催化剂为复合催化剂，所述复合催化剂由二甲基环己胺、AM-1、三乙烯二胺和二甲基苄胺复合而成；其中，所述二甲基环己胺和三乙烯二胺均占所述聚醚多元醇重量的0.5-1％，所述AM-1和二甲基苄胺均占所述聚醚多元醇重量的0.05-0.1％。
优选地，所述发泡剂为二氯一氟乙烷、141B发泡剂、245fa发泡剂中的任一种或多种。
本发明的实施例还提供了聚氨酯发泡材料的制备方法，将所述聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI混合后反应，反应条件为：温度20-35℃，压力0.2-0.8MPa，搅拌速度200-300r/min，反应30-40min即得。
优选地，所述温度为25-30℃。
优选地，所述压力为0.4-0.6MPa。
优选地，所述搅拌速度为250-280r/min。
本发明实施例提供的聚氨酯发泡材料，由聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI(多亚甲基多苯基异氯酸酯)以一定的比例混合后发泡固化而成，得到的聚氨酯发泡材料硬度高，表面邵氏硬度达55HD以上；弯曲强度大，达20MPa以上；重量轻，密度为300-500kg/m3，具有优异的综合性能。并且得到的聚氨酯发泡材料可刨、可锯、易切割，节能环保，满足其广泛应用的需求。本发明的实施例还提供了聚氨酯发泡材料的制备方法，制备方法简单易行，且耗能低。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子对本发明做进一步的详细描述。
在本发明的实施例中提供了一种聚氨酯发泡材料，由聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以质量比例为1:0.95-1混合发泡固化而成。
本发明实施例提供的聚氨酯发泡材料，由聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以一定的比例混合后发泡固化而成，得到的聚氨酯发泡材料硬度高，表面邵氏硬度达55HD以上；弯曲强度大，达20MPa以上；重量轻，密度为300-500kg/m3，具有优异的综合性能。并且得到的聚氨酯发泡材料可刨、可锯、易切割，节能环保，满足其广泛应用的需求。
优选地，所述聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇95-105份、表面活性剂2-2.5份、催化剂1-2.35份、发泡剂5-10份。各组分以该配比制成的聚氨酯硬泡组合聚醚用于制备聚氨酯发泡材料，得到的聚氨酯发泡材料硬度性能佳，弯曲强度更大。
进一步地，所述聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇100-102份、表面活性剂2-2.5份、催化剂1.5-2份、发泡剂6-8份。
优选地，所述聚醚多元醇由以下方法制备：在胺类催化剂的作用下，以蔗糖二元醇为起始剂，加热至100℃以上将环氧丙烷开环聚合而成；
所述聚醚多元醇的羟值为350-450mgKOH/g；25℃条件下，其粘度为2500-10000mPa·s。
以该方法制备的聚醚多元醇羟值为350-450mgKOH/g；25℃条件下，其粘度为2500-10000mPa·s，其性能优良，与聚氨酯硬泡组合聚醚的其他组分协同增强配合，与聚合MDI反应后得到的聚氨酯发泡材料硬度性能佳，成形性好，弯曲强度更大。
优选地，所述表面活性剂为硅酮表面活性剂。硅酮表面活性剂为非水解型表面活性剂，主要用于生产低密度的软质聚氨酯泡沫塑料，使用该表面活性剂，制得的聚氨酯发泡材料不仅密度小，成型性好，质地均匀；与其他成分协同增强配合，得到的聚氨酯发泡材料还具有更高的硬度，并且其弯曲强度优异。
优选地，所述催化剂为复合催化剂，所述复合催化剂由二甲基环己胺、AM-1、三乙烯二胺和二甲基苄胺复合而成；其中，所述二甲基环己胺和三乙烯二胺均占所述聚醚多元醇重量的0.5-1％，所述AM-1和二甲基苄胺均占所述聚醚多元醇重量的0.05-0.1％。
二甲基环己胺是一种低粘度的中等活性胺类催化剂，用于冰箱硬泡、板材、喷涂、现场灌注聚氨酯硬泡。该催化剂对凝胶和发泡都有催化作用，对硬泡的发泡反应和凝胶反应提供较平衡的催化性能，它对水与异氰酸酯的反应(发泡反应)的催化更强，同时对多元醇与异氰酸酯的反应也有适中的催化性，它是泡沫反应的强初始催化剂；AM-1是聚氨酯软泡的高效催化剂，主要用于软泡制品的配方中，也可作为硬泡的辅助催化剂，以改进大容量冰箱PU发泡体的流动性，该品催化活性大，发泡速度快，制品具有高韧性以及高承载性；三乙烯二胺用于生产聚氨酯泡沫的基本催化剂，室温固化硅橡胶、聚氨酯橡胶、聚氨酯涂料的催化剂等，也是聚氨酯泡沫塑料硬化剂，还是环氧树脂固化聚合催化剂、乙烯聚合催化剂、环氧化物催化剂等；二甲基苄胺在聚氨酯行业是聚酯型聚氨酯块状软泡、聚氨酯硬泡及胶黏剂涂料的催化剂，主要用于硬泡，可使聚氨酯泡沫具有良好的前期流动性和均匀的泡孔，泡沫体与基材间有较好的黏结力。将这几种特定的催化剂联合使用，其催化效果好，反应充分且快速，在20-35℃，压力0.2-0.8MPa，搅拌速度200-300r/min，反应30-40min即可得到聚氨酯发泡材料，并且得到的聚氨酯发泡材料质地均一，性能优异。
优选地，所述发泡剂为二氯一氟乙烷、141B发泡剂、245fa发泡剂中的任一种或多种。发泡剂就是使对象物质成孔的物质，经验证，使用这几种发泡剂，发泡效果好，成孔大小适宜，成孔均匀，得到的聚氨酯发泡材料硬度高，耐弯曲。
本发明的实施例还提供了聚氨酯发泡材料的制备方法，将所述聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI混合后反应，反应条件为：温度20-35℃，压力0.2-0.8MPa，搅拌速度200-300r/min，反应30-40min即得。该聚氨酯发泡材料的制备方法简单易行，能耗小。其反应可以放入反应釜中进行，通过设置反应釜的各参数，实现整个制备过程的自动化，节约了人力，且制得的聚氨酯发泡材料性能均一。
为了使各物质更好的反应，且反应均一，优选地，所述温度为25-30℃。
为了更好将各物质进行反应，且得到的聚氨酯发泡材料成孔大小适宜，成孔均一，得到的聚氨酯发泡材料性能优异，优选地，所述压力为0.4-0.6MPa。
为了各物质成分的充分反应，得到的聚氨酯发泡材料质地均一，且性能优异，优选地，所述搅拌速度为250-280r/min。
本发明实施例提供的聚氨酯发泡材料，由聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以一定的比例混合后发泡固化而成，得到的聚氨酯发泡材料硬度高，表面邵氏硬度达55HD以上；弯曲强度大，达20MPa以上；重量轻，密度为300-500kg/m3，具有优异的综合性能。并且得到的聚氨酯发泡材料可刨、可锯、易切割，节能环保，满足其广泛应用的需求。本发明的实施例还提供了聚氨酯发泡材料的制备方法，制备方法简单易行，且耗能低。
实施例1
将聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以重量比例为1:0.95混合后反应，反应条件为：温度20℃，压力0.2MPa，搅拌速度200r/min，反应30min即得聚氨酯发泡材料；
聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇95份、硅酮表面活性剂2份、复合催化剂1.045份、二氯一氟乙烷5份；
其中，聚醚多元醇由以下方法制备：在胺类催化剂的作用下，以蔗糖二元醇为起始剂，加热至100℃以上将环氧丙烷开环聚合而成；聚醚多元醇的羟值为350-450mgKOH/g；25℃条件下，其粘度为2500-10000mPa·s；
复合催化剂由二甲基环己胺、AM-1、三乙烯二胺和二甲基苄胺复合而成；其中，所述二甲基环己胺和三乙烯二胺均占所述聚醚多元醇重量的0.5％，所述AM-1和二甲基苄胺均占所述聚醚多元醇重量的0.05％。
实施例2
将聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以重量比例为1:0.98混合后反应，反应条件为：温度25℃，压力0.4MPa，搅拌速度250r/min，反应40min即得聚氨酯发泡材料；
聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇100份、硅酮表面活性剂2.2份、复合催化剂1.5份、141B发泡剂7份；
其中，聚醚多元醇由以下方法制备：在胺类催化剂的作用下，以蔗糖二元醇为起始剂，加热至100℃以上将环氧丙烷开环聚合而成；聚醚多元醇的羟值为350-450mgKOH/g；25℃条件下，其粘度为2500-10000mPa·s；
复合催化剂由二甲基环己胺、AM-1、三乙烯二胺和二甲基苄胺复合而成；其中，所述二甲基环己胺和三乙烯二胺分别占所述聚醚多元醇重量的0.65％、0.7％，所述AM-1和二甲基苄胺均占所述聚醚多元醇重量的0.075％。
实施例3
将聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以重量比例为1:1混合后反应，反应条件为：温度30℃，压力0.6MPa，搅拌速度280r/min，反应35min即得聚氨酯发泡材料；
聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇100份、硅酮表面活性剂2.5份、复合催化剂2.0份、245fa发泡剂8份；
其中，聚醚多元醇由以下方法制备：在胺类催化剂的作用下，以蔗糖二元醇为起始剂，加热至100℃以上将环氧丙烷开环聚合而成；聚醚多元醇的羟值为350-450mgKOH/g；25℃条件下，其粘度为2500-10000mPa·s；
复合催化剂由二甲基环己胺、AM-1、三乙烯二胺和二甲基苄胺复合而成；其中，所述二甲基环己胺和三乙烯二胺分别占所述聚醚多元醇重量的0.8％和1％，所述AM-1和二甲基苄胺均占所述聚醚多元醇重量的0.1％。
实施例4
将聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以重量比例为1:0.95混合后反应，反应条件为：温度35℃，压力0.8MPa，搅拌速度300r/min，反应40min即得聚氨酯发泡材料；
聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇105份、硅酮表面活性剂2.2份、复合催化剂2.35份、发泡剂10份；
其中，聚醚多元醇由以下方法制备：在胺类催化剂的作用下，以蔗糖二元醇为起始剂，加热至100℃以上将环氧丙烷开环聚合而成；聚醚多元醇的羟值为350-450mgKOH/g；25℃条件下，其粘度为2500-10000mPa·s；
复合催化剂由二甲基环己胺、AM-1、三乙烯二胺和二甲基苄胺复合而成；其中，所述二甲基环己胺和三乙烯二胺均占所述聚醚多元醇重量的1％，所述AM-1和二甲基苄胺均占所述聚醚多元醇重量的0.1％；
发泡剂为二氯一氟乙烷、141B发泡剂和245fa发泡剂的混合物。
将实施例1-4制得的聚氨酯发泡材料以及市售聚氨酯发泡材料同时进行性能测试，其中，硬度根据GB/T2411-2008标准进行；弯曲强度根据GB/T9341-2008标准进行；密度根据GB/T6343标准进行；得到的性能参数如表1所示。
表1 性能参数结果
表面邵氏硬度 弯曲强度 全密度
实施例1 86HD 55MPa 325kg/m3
实施例2 85HD 60MPa 345kg/m3
实施例3 87HD 57MPa 334kg/m3
实施例4 89HD 58MPa 346kg/m3
对照组 70HD 41MPa 460kg/m3
从表1可以看出，本发明实施例提供的聚氨酯发泡材料与市售的聚氨酯发泡材料相比，其硬度、弯曲强度和密度均有较大的提高，综合性能更为优良。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚氨酯发泡材料，其特征在于，由聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以重量比例为1:0.95-1混合发泡固化而成。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇95-105份、表面活性剂2-2.5份、催化剂1-2.35份、发泡剂5-10份。
3.根据权利要求2所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇100-102份、表面活性剂2-2.5份、催化剂1.5-2份、发泡剂6-8份。
4.根据权利要求2所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述聚醚多元醇由以下方法制备：在胺类催化剂的作用下，以蔗糖二元醇为起始剂，加热至100℃以上将环氧丙烷开环聚合而成；
所述聚醚多元醇的羟值为350-450mgKOH/g；25℃条件下，其粘度为2500-10000mPa·s。
5.根据权利要求2所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述表面活性剂为硅酮表面活性剂。
6.根据权利要求2所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述催化剂为复合催化剂，所述复合催化剂由二甲基环己胺、AM-1、三乙烯二胺和二甲基苄胺复合而成；其中，所述二甲基环己胺和三乙烯二胺均占所述聚醚多元醇重量的0.5-1％，所述AM-1和二甲基苄胺均占所述聚醚多元醇重量的0.05-0.1％。
7.根据权利要求2所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述发泡剂为二氯一氟乙烷、141B发泡剂、245fa发泡剂中的任一种或多种。
8.一种权利要求1-7任一项所述的聚氨酯发泡材料的制备方法，其特征在于，将所述聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI混合后反应，反应条件为：温度20-35℃，压力0.2-0.8MPa，搅拌速度200-300r/min，反应30-40min即得。
9.根据权利要求8所述的聚氨酯发泡材料的制备方法，其特征在于，所述压力为0.4-0.6MPa。
10.根据权利要求9所述的聚氨酯发泡材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌速度为250-280r/min。
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