CN109824873A - 一种用于全水发泡的聚酯多元醇及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于全水发泡的聚酯多元醇及其制备方法，该聚酯多元醇包括：二元酸或酸酐，脂肪酸，多元醇和催化剂。上述用于全水发泡的聚酯多元醇具有低粘度、高官能度的特点，极大的改善了全水发泡体现存的白料黏度高，流动性差的缺点，上述用于全水发泡的聚酯多元醇使用过程中，发泡泡孔细密，尺寸稳定性好，有效的提升了泡沫的阻燃性及粘接性。

Description

一种用于全水发泡的聚酯多元醇及其制备方法

技术领域

本发明属于聚酯多元醇技术领域，尤其涉及一种用于全水发泡的聚酯多元 醇及其制备方法。

背景技术

硬质聚氨酯泡沫有极低的导热系数，与多种材料有具有良好的粘接强度， 成型工艺简单，广泛应用于冰箱，供暖管道，冷链物流，房屋外墙等。聚氨酯 泡沫是由聚醚或聚酯多元醇、发泡剂、表面活性剂与异氰酸酯在催化剂的作用 下生成的。聚酯多元醇是合成聚氨酯硬泡的重要原料之一，聚酯多元醇大多是 由二元羧酸与二元醇或多元醇等通过缩聚反应得到的。根据不同原料的选择， 可以生产出性能各异的聚酯多元醇，广泛应用于各种聚氨酯硬泡发泡体系中。

而环戊烷等易燃易爆的发泡剂对在运输储存，施工便利性等方面均有很大 的局限性。因此物理发泡剂的使用受到了严重的阻力。全水发泡主要利用水和 异氰酸酯反应生成的二氧化碳气体进行发泡，是聚氨酯发泡工艺工程中最初使 用的发泡技术。水是最廉价、最环保的化学反应成型发泡剂，并一直在聚氨酯 发泡工艺中有着极其重要作用。在当前的环保形势下，全水发泡因为环境友好 (零ODP，低GWP)，使用安全，使用成本较低，被视为未来聚氨酯硬泡领 域的主流技术。而用于全水发泡体系的聚酯要求粘度小，流动性好，目前国内 生产的高官能度聚酯多元醇粘度普遍较高，特别是低温流动性很差，和全水发泡体系的相容性成为一个亟待解决的问题。此外现有使用全聚醚的全水发泡， 泡沫的阻燃性能及表面粘接性均有所不足。因此，研发一款针对全水发泡的聚 酯多元醇势在必行。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种用于全水发泡的聚酯多元醇及其制备 方法，旨在解决现有的聚酯多元醇使用过程中，由于黏度大、流动性差所导致 的泡沫阻燃性及粘接性差的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种用于全水发泡的聚酯多元醇，包括包括： 二元酸或酸酐，脂肪酸，多元醇和催化剂。

上述用于全水发泡的聚酯多元醇，具有低粘度、高官能度的特点，极大的 改善了全水发泡体现存的白料黏度高，流动性差的缺点，上述用于全水发泡的 聚酯多元醇使用过程中，发泡泡孔细密，尺寸稳定性好，有效的提升了泡沫的 阻燃性及粘接性。

更进一步的，所述二元酸为120～140份，所述脂肪酸为40～120份，所 述多元醇为330～620份，所述催化剂为0.5～2份。

更进一步的，所述二元酸包括邻苯二甲酸酐，所述多元醇包括二乙二醇、 聚乙二醇、丙三醇或山梨醇中的一种或几种的混合物。

更进一步的，所述多元醇中所述聚乙二醇为200～240份，所述二乙二醇 为80～140份，所述山梨醇为0～160份，所述丙三醇为50～80份。

更进一步的，所述脂肪酸包括油酸、大豆油或棕榈油中的一种或几种的混 合物。

更进一步的，所述催化剂包括钛酸四丁酯、辛酸亚锡、二丁基氧化锡、二 月桂酸二丁基氧化锡中的一种或几种的混合物。

本发明实施例的另一目的在于提供一种用于全水发泡的聚酯多元醇制备 方法，包括：

将原料送入反应釜内，通入氮气并加热升温，所述原料包括二元酸或酸酐， 脂肪酸，多元醇和催化剂；

当所述原料熔融后开始搅拌，并当所述反应釜内的温度达到第一预设温度 时，根据所述第一预设温度控制所述反应釜进行恒温加热；

当判断到所述反应釜内的冷凝器顶温降低至第二预设温度时，关闭氮气的 通入，并对所述反应釜进行抽真空处理；

当判断到所述反应釜中的当前真空度到达预设真空度范围内时，根据所述 当前真空度控制所述反应釜进行恒压控制，并控制所述反应釜以预设温度范围 持续进行加热，直至判断到所述原料中水分被蒸干时，取出聚酯多元醇。

上述用于全水发泡的聚酯多元醇制备方法，制备步骤简单，制备反应稳定， 且制得的聚酯多元醇具有低粘度、高官能度的特点，极大的改善了全水发泡体 现存的白料黏度高，流动性差的缺点。

更进一步的，所述直至判断到所述原料中水分被蒸干的步骤之后，所述方 法还包括：

判断所述反应釜中的所述聚酯多元醇是否满足出料条件；

若否，则发出报警提示。

更进一步的，所述出料条件中包括多个判断参数，所述判断参数为所述聚 酯多元醇中的聚酯分子量的羟值是否达到280～300mgKOH/g、所述聚酯多元 醇的酸值是否≤3mgKOH/g、所述聚酯多元醇粘度是否为800～1500mPa·S、 所述聚酯多元醇的水分是否小于0.1％或所述聚酯多元醇的官能度是否≥3。

更进一步的，所述第一预设温度为210℃～230℃，所述第二预设温度为 到60～70℃，所述预设真空度范围为0.09～0.095MPa，所述预设温度范围为 220～230℃。

附图说明

图1是本发明第六实施例提供的用于全水发泡的聚酯多元醇制备方法的 流程图；

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于更好地理解本发明，下面将结合相关实施例附图对本发明进行进 一步地解释。附图中给出了本发明的实施例，但本发明并不仅限于上述的优选 实施例。相反，提供这些实施例的目的是为了使本发明的公开面更加得充分。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示 例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述 的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。 在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。 而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例 或示例中以合适的方式结合。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明

实施例一

本发明第一实施例提供一种用于全水发泡的聚酯多元醇，包括：二元酸或 酸酐，脂肪酸，多元醇和催化剂，所述聚酯多元醇具有低粘度、高官能度的特 点，极大的改善了全水发泡体现存的白料黏度高，流动性差的缺点，上述用于 全水发泡的聚酯多元醇使用过程中，发泡泡孔细密，尺寸稳定性好，有效的提 升了泡沫的阻燃性及粘接性。

实施例二

本发明第二实施例提供一种用于全水发泡的聚酯多元醇，包括：二元酸或 酸酐，脂肪酸，多元醇和催化剂，所述二元酸包括邻苯二甲酸酐，所述多元醇 包括二乙二醇、聚乙二醇、丙三醇或山梨醇中的一种或几种的混合物，所述脂 肪酸包括油酸、大豆油或棕榈油中的一种或几种的混合物，所述催化剂包括钛 酸四丁酯、辛酸亚锡、二丁基氧化锡、二月桂酸二丁基氧化锡中的一种或几种 的混合物。

本实施例中，与现有技术相比，本实施例中的聚酯多元醇具有低粘度、高 官能度的特点，极大的改善了全水发泡体现存的白料黏度高，流动性差的缺点。 在现有的主流全水发泡配方下，本实施例中的聚酯多元醇和聚醚多元醇混合搭 配使用，发泡泡孔细密，尺寸稳定性好，也一定程度上提升了泡沫的阻燃性及 粘接性。本实施例中的聚酯多元醇相对于全水发泡体系目前广泛应用的聚醚多 元醇来说，有一定的成本优势，具有较高的性价比。该产品在原料选取上不涉 及危险化学品，工艺相对简单，安全可靠。

实施例三

本发明第三实施例提供一种用于全水发泡的聚酯多元醇，包括：二元酸或 酸酐，脂肪酸，多元醇和催化剂，所述二元酸包括邻苯二甲酸酐，所述多元醇 包括二乙二醇、聚乙二醇、丙三醇或山梨醇中的一种或几种的混合物，所述脂 肪酸包括油酸、大豆油或棕榈油中的一种或几种的混合物，所述催化剂包括钛 酸四丁酯、辛酸亚锡、二丁基氧化锡、二月桂酸二丁基氧化锡中的一种或几种 的混合物。

具体的，本实施例中，所述二元酸中包括邻苯二甲酸酐120～140份；

所述脂肪酸中包括大豆油110～120份；

所述多元醇中包括聚乙二醇200～240份，二乙二醇80～100份，山梨醇 140～160份，丙三醇70～80份；

所述催化剂采用二丁基氧化锡1.5份；

本实施例中，与现有技术相比，本实施例中的聚酯多元醇具有低粘度、高 官能度的特点，极大的改善了全水发泡体现存的白料黏度高，流动性差的缺点。 在现有的主流全水发泡配方下，本实施例中的聚酯多元醇和聚醚多元醇混合搭 配使用，发泡泡孔细密，尺寸稳定性好，也一定程度上提升了泡沫的阻燃性及 粘接性。本实施例中的聚酯多元醇相对于全水发泡体系目前广泛应用的聚醚多 元醇来说，有一定的成本优势，具有较高的性价比。该产品在原料选取上不涉 及危险化学品，工艺相对简单，安全可靠。

实施例四

本发明第三实施例提供一种用于全水发泡的聚酯多元醇，包括邻苯二甲酸 酐130份、大豆油115份、聚乙二醇220份、二乙二醇90份、山梨醇150份、 丙三醇75份、二丁基氧化锡1.5份；

本实施例中，与现有技术相比，本实施例中的聚酯多元醇具有低粘度、高 官能度的特点，极大的改善了全水发泡体现存的白料黏度高，流动性差的缺点。 在现有的主流全水发泡配方下，本实施例中的聚酯多元醇和聚醚多元醇混合搭 配使用，发泡泡孔细密，尺寸稳定性好，也一定程度上提升了泡沫的阻燃性及 粘接性。本实施例中的聚酯多元醇相对于全水发泡体系目前广泛应用的聚醚多 元醇来说，有一定的成本优势，具有较高的性价比。该产品在原料选取上不涉 及危险化学品，工艺相对简单，安全可靠。

实施例五

本发明第五实施例提供一种用于全水发泡的聚酯多元醇，包括邻苯二甲酸 酐140份、大豆油120份、聚乙二醇240份、二乙二醇100份、山梨醇160 份、丙三醇80份、二丁基氧化锡1.5份；

本实施例中，与现有技术相比，本实施例中的聚酯多元醇具有低粘度、高 官能度的特点，极大的改善了全水发泡体现存的白料黏度高，流动性差的缺点。 在现有的主流全水发泡配方下，本实施例中的聚酯多元醇和聚醚多元醇混合搭 配使用，发泡泡孔细密，尺寸稳定性好，也一定程度上提升了泡沫的阻燃性及 粘接性。本实施例中的聚酯多元醇相对于全水发泡体系目前广泛应用的聚醚多 元醇来说，有一定的成本优势，具有较高的性价比。该产品在原料选取上不涉 及危险化学品，工艺相对简单，安全可靠。

实施例六

请参阅图1，是本发明第六实施例提供的用于全水发泡的聚酯多元醇制备 方法的流程图，原料包括：邻苯二甲酸酐120～140份，大豆油110～120份， 聚乙二醇200～240份，二乙二醇80～100份，山梨醇140～160份，丙三醇 70～80份，催化剂(二丁基氧化锡)1.5份；

具体的，包括步骤：

步骤S11，将原料送入反应釜内，通入氮气并加热升温；

步骤S21，当所述原料熔融后开始搅拌，并当所述反应釜内的温度达到第 一预设温度时，根据所述第一预设温度控制所述反应釜进行恒温加热；

其中，所述第一预设温度为220℃，该步骤中，当反应温度达到170℃时， 各原料所含有的水份被蒸出，继续加热至220℃，保持该温度3小时，期间所 述反应釜内冷凝器顶温要控制在103℃以内；

步骤S31，当判断到所述反应釜内的冷凝器顶温降低至第二预设温度时， 关闭氮气的通入，并对所述反应釜进行抽真空处理；

其中，所述第二预设温度所处的温度范围为60～70℃，待釜内原料充分 反应蒸出大部分水份，冷凝器顶温下降到60～70℃时，关闭氮气的通入，并 开始缓慢抽真空；

步骤S41，当判断到所述反应釜中的当前真空度到达预设真空度范围内时， 根据所述当前真空度控制所述反应釜进行恒压控制；

步骤S51，控制所述反应釜以预设温度范围持续进行加热，直至判断到所 述原料中的水以及反应过程中生成的水被完全抽干，缩聚反应完成，各项指标 经测试后符合设计要求，取出聚酯多元醇；

其中，所述预设真空度范围为0.09～0.095MPa、所述预设温度范围为 220～230℃，该步骤中，直至真空度达到0.09～0.095MPa，并保持该真空度1 小时，期间反应釜内温度应保持在220～230℃之间，使原料中的水份被完全 抽出。在抽真空的过程中原料进行缩聚反应分子量增长很快，在该时间段不断 检测聚酯的各项指标，指标在计算范围内即可停止抽真空。待聚酯多元醇冷却 到100℃左右时即可出料罐装。

优选的，经操作得出该聚酯多元醇颜色为透明淡黄色；羟值292mgKOH/g， 酸值1.2mgKOH/g，在25℃时粘度为1500Pa·S，水分0.1％以下。完全符合 全水发泡体系下聚酯多元醇的指标要求。

对于本案例的应用，选取了全水发泡领域一些成熟的配方，将本发明生产 的聚酯多元醇替换到该配方中(代替70％的聚醚多元醇)。

表一：全水发泡聚酯多元醇案例3的应用配方

实测发泡过程的具体时间参数为：起发时间7～9秒；拉丝时间13～14 秒；表干时间45～55秒。

上述用于全水发泡的聚酯多元醇制备方法，制备步骤简单，制备反应稳定， 且制得的聚酯多元醇与现有技术相比，具有低粘度、高官能度的特点，极大的 改善了全水发泡体现存的白料黏度高，流动性差的缺点。在现有的主流全水发 泡配方下，本实施例中的聚酯多元醇和聚醚多元醇混合搭配使用，发泡泡孔细 密，尺寸稳定性好，也一定程度上提升了泡沫的阻燃性及粘接性。本实施例中 的聚酯多元醇相对于全水发泡体系目前广泛应用的聚醚多元醇来说，有一定的 成本优势，具有较高的性价比。该产品在原料选取上不涉及危险化学品，工艺 相对简单，安全可靠。

实施例七

本发明第七实施例提供一种用于全水发泡的聚酯多元醇制备方法，原料包 括：邻苯二甲酸酐200～230份，油酸60～70份，聚乙二醇350～400份，二乙 二醇220～250份，丙三醇80～90份，催化剂(二丁基氧化锡)0.5份；

本发明第四实施例的制备步骤与实施例三中图1的制备步骤相同，经操作 得出该聚酯多元醇颜色为透明微黄色；羟值285mgKOH/g，酸值1.0mgKOH/g， 在25℃粘度为1050mPa·S，水分0.1％以下。完全符合全水发泡体系下聚酯 多元醇的指标要求。

对于本案例的应用，选取了全水发泡领域成熟的配方，该配方与案例1 中的相同，将本发明生产的聚酯多元醇替换到该配方中(替换70％的聚醚多元 醇)：

类别	名称	质量份数
			聚酯多元醇	实施例4所得产品	70
聚醚多元醇	YD-8310	30
			催化剂	A33+环己胺	1+1
硅油	AK-8805	2
			发泡剂	水	4
异氰酸酯		120
			其它	丙三醇	1

表二：全水发泡聚酯多元醇实例4的应用配方

实测发泡过程的具体时间参数为：起发时间7～9秒；拉丝时间13～14 秒；表干时间45～55秒。

上述用于全水发泡的聚酯多元醇制备方法，制备步骤简单，制备反应稳定， 且制得的聚酯多元醇与现有技术相比，具有低粘度、高官能度的特点，极大的 改善了全水发泡体现存的白料黏度高，流动性差的缺点。在现有的主流全水发 泡配方下，本实施例中的聚酯多元醇和聚醚多元醇混合搭配使用，发泡泡孔细 密，尺寸稳定性好，也一定程度上提升了泡沫的阻燃性及粘接性。本实施例中 的聚酯多元醇相对于全水发泡体系目前广泛应用的聚醚多元醇来说，有一定的 成本优势，具有较高的性价比。该产品在原料选取上不涉及危险化学品，工艺 相对简单，安全可靠。

以上两个案例的产品在发泡过程中无明显时间参数上的差别。发泡的生成 的统一块硬质泡沫经低温冷冻及高温烘烤实验无明显收缩，具有良好的尺寸稳 定性，泡沫颜色乳白，泡孔细密、均匀，硬度高(邵氏硬度50～60)。各项 指标与全聚醚多元醇所发硬泡相比无明显区别。此应用配方所使用的硅油为硬 泡通用硅油，相信在使用全水发泡硅油的情况下，泡沫性能将得到进一步提升。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于全水发泡的聚酯多元醇，其特征在于，包括：二元酸或酸酐，脂肪酸，多元醇和催化剂。

2.如权利要求1所述的用于全水发泡的聚酯多元醇，其特征在于，所述二元酸为120～140份，所述脂肪酸为40～120份，所述多元醇为330～620份，所述催化剂为0.5～2份。

3.如权利要求2所述的用于全水发泡的聚酯多元醇，其特征在于，所述二元酸包括邻苯二甲酸酐，所述多元醇包括二乙二醇、聚乙二醇、丙三醇或山梨醇中的一种或几种的混合物。

4.如权利要求3所述的用于全水发泡的聚酯多元醇，其特征在于，所述多元醇中所述聚乙二醇为200～240份，所述二乙二醇为80～140份，所述山梨醇为0～160份，所述丙三醇为50～80份。

5.如权利要求1所述的用于全水发泡的聚酯多元醇，其特征在于，所述脂肪酸包括油酸、大豆油或棕榈油中的一种或几种的混合物。

6.如权利要求1所述的用于全水发泡的聚酯多元醇，其特征在于，所述催化剂包括钛酸四丁酯、辛酸亚锡、二丁基氧化锡、二月桂酸二丁基氧化锡中的一种或几种的混合物。

7.一种用于全水发泡的聚酯多元醇制备方法，其特征在于，包括：

将原料送入反应釜内，通入氮气并加热升温，所述原料包括二元酸或酸酐，脂肪酸，多元醇和催化剂；

当所述原料熔融后开始搅拌，并当所述反应釜内的温度达到第一预设温度时，根据所述第一预设温度控制所述反应釜进行恒温加热；

当判断到所述反应釜内的冷凝器顶温降低至第二预设温度时，关闭氮气的通入，并对所述反应釜进行抽真空处理；

当判断到所述反应釜中的当前真空度到达预设真空度范围内时，根据所述当前真空度控制所述反应釜进行恒压控制，并控制所述反应釜以预设温度范围持续进行加热，直至判断到所述原料中水分被蒸干时，取出聚酯多元醇。

8.如权利要求1所述的用于全水发泡的聚酯多元醇制备方法，其特征在于，所述直至判断到所述原料中水分被蒸干的步骤之后，所述方法还包括：

判断所述反应釜中的所述聚酯多元醇是否满足出料条件；

若否，则发出报警提示。

9.如权利要求8所述的用于全水发泡的聚酯多元醇制备方法，其特征在于，所述出料条件中包括多个判断参数，所述判断参数为所述聚酯多元醇中的聚酯分子量的羟值是否达到280～300mgKOH/g、所述聚酯多元醇的酸值是否≤3mgKOH/g、所述聚酯多元醇粘度是否为800～1500mPa·S、所述聚酯多元醇的水分是否小于0.1％或所述聚酯多元醇的官能度是否≥3。

10.如权利要求1所述的用于全水发泡的聚酯多元醇制备方法，其特征在于，所述第一预设温度为210℃～230℃，所述第二预设温度为到60～70℃，所述预设真空度范围为0.09～0.095MPa，所述预设温度范围为220～230℃。