CN112430302A - 低温发泡用组合聚醚、聚氨酯泡沫及其原料组合物和制备方法 - Google Patents

低温发泡用组合聚醚、聚氨酯泡沫及其原料组合物和制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种低温发泡用组合聚醚，其特征在于，以重量份数为基准计，包含如下原料组分：40‑60份第一聚醚多元醇、35‑45份第二聚醚多元醇、5‑15份第三聚醚多元醇、2‑3份泡沫稳定剂、5‑9份催化剂、13‑15份发泡剂和1.5‑2.0份水。本申请还涉及包括如上所述的低温发泡用组合聚醚的聚氨酯泡沫原料组合物。本申请还涉及利用上述聚氨酯泡沫原料组合物制备的聚氨酯泡沫及其制备方法。本发明的聚氨酯泡沫制品可以在模具较低温度时与模具牢固粘结，利用本文所述的低温发泡用组合聚醚制备的聚氨酯泡沫可用作低温保温泡沫材料，具有优异的低温尺寸稳定性。

Description

低温发泡用组合聚醚、聚氨酯泡沫及其原料组合物和制备 方法
技术领域
本申请涉及聚氨酯技术领域。具体来说，本申请涉及一种低温发泡用组合聚醚、聚氨酯泡沫及其原料组合物和制备方法。
背景技术
随着冷链技术发展，个性化定制厨房冷柜逐渐走进商超酒店。由于个性化定制冷柜的外观及尺寸的不确定性，生产厂家基本都以拼接式模具生产，部分规模较小的生产厂家还以木质模具为主。目前大部分厨用冷柜生产厂家生产过程模具加热都不能得到有效保障，而且目前主要厨房商用冷柜外壳主要为不锈钢材质，对原料粘结性要求较高，尤其在模具温度偏低的情况下(低于35摄氏度，冰箱冷柜生产厂家要求模具温度35-50℃)。生产商为了克服模具温度偏低造成的粘结不牢问题多以增加注料量和延长开模时间解决，这样既造成了生产效率的下降又增加了生产制造成本的增加。
为此，本领域持续需要开发一种低温发泡用组合聚醚、聚氨酯泡沫及其原料组合物和制备方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中在生产厨房商用冷柜低温发泡粘结性不足的缺陷，而提供了一种组合聚醚、聚氨酯泡沫及其原料组合物和制备方法。本发明的聚氨酯泡沫，采用了本发明的组合聚醚，显著提升了组合聚醚在低温模具中反应后泡沫与钢板的粘结性。
本申请之目的在于提供一种低温发泡用组合聚醚，从而解决上述现有技术中的技术问题。
本申请之目的还在于提供一种包括如上所述的低温发泡用组合聚醚的聚氨酯泡沫原料组合物。
本申请之目的还在于提供一种利用上述聚氨酯泡沫原料组合物来制备聚氨酯泡沫的方法。
本申请之目的还在于提供一种通过如上所述的方法所制备的聚氨酯泡沫。
为了解决上述技术问题，本申请提供下述技术方案。
在第一方面中，本申请提供一种低温发泡用组合聚醚，以重量份数为基准计，其包含如下原料组分：40-60份第一聚醚多元醇、35-45份第二聚醚多元醇、5-15份第三聚醚多元醇、2-3份泡沫稳定剂、5-9份催化剂、13-15份发泡剂和1.5-2.0份水；
所述发泡剂为环戊烷类发泡剂；
所述第一聚醚多元醇为粘度为4800-6200mPa·s、官能度为4.5-5且羟值为410-435mgKOH/g的聚醚多元醇；
所述第二聚醚多元醇为粘度为13000-17000mPa·s、官能度为4且羟值为440-480mgKOH/g的聚醚多元醇；
所述第三聚醚多元醇为粘度为60-80mPa·s、官能度为2且羟值为270-290mgKOH/g的聚醚多元醇；
所述第一聚醚多元醇、所述第二聚醚多元醇和所述第三聚醚多元醇的粘度均为25℃的粘度。
在第一方面的一种实施方式中，所述第一聚醚多元醇的用量为50-60份；
所述第二聚醚多元醇的用量为35-40份；
所述第三聚醚多元醇的用量为5-10份；
所述泡沫稳定剂的用量为2-2.5份；
所述催化剂的用量为6-7.5份；
所述发泡剂的用量为14-15份；以及
所述水的用量为1.8-2.0份。
在第一方面的一种实施方式中，所述第一聚醚多元醇为句容宁武化工有限公司生产的牌号为NJ8206H的聚醚多元醇；
所述第二聚醚多元醇为上海东大化学有限公司生产的牌号为Donol R6246的聚醚多元醇；
所述第三聚醚多元醇为河北亚东化工集团有限公司生产的牌号为YD-204的聚醚多元醇。
在第一方面的一种实施方式中，所述泡沫稳定剂为硅酮类泡沫稳定剂，优选地为中山东俊化工有限公司公司生产的牌号为H-3663C的硅酮类泡沫稳定剂；
所述催化剂为胺类催化剂和/或有机金属催化剂，所述催化剂优选地为N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺、Dabco TMR-30和N,N-二甲基-苄胺的复合催化剂，其中N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺、Dabco TMR-30和N,N-二甲基-苄胺的质量比为1∶(2-4)∶(2-4),优选地为1∶(1-3)∶(1-3)。
在第二方面中，本申请提供一种聚氨酯泡沫原料组合物，其包括A组分和B组分，其特征在于，所述A组分为如第一方面所述的低温发泡用组合聚醚；所述B组分为异氰酸酯；所述A组分和B组分的质量比为1∶1.1-1∶1.3，优选地为1∶1.15-1∶1.25。
在第二方面的一种实施方式中，所述A组分和B组分的质量比为1∶1.2。
在第二方面的一种实施方式中，所述异氰酸酯为聚合二苯基甲烷二异氰酸酯，优选地为烟台万华生产的型号为PM200的聚合MDI。
在第三方面中，本申请提供一种利用如第二方面所述的聚氨酯泡沫原料组合物来制备聚氨酯泡沫的方法，其特征在于，所述方法包括将所述的A组分和所述的B组分混合，然后在发泡设备中进行发泡，制得聚氨酯泡沫。
在第三方面的一种实施方式中，所述发泡设备为高压发泡机。
在第三方面的一种实施方式中，发泡温度为20-25℃，优选地为22℃。
在第四方面中，本申请提供一种通过如第三方面所述的方法制备的聚氨酯泡沫。
与现有技术相比，本发明的积极效果在于：本发明的聚氨酯泡沫制品可以在模具较低温度时与模具牢固粘结，利用本文所述的低温发泡用组合聚醚制备的聚氨酯泡沫可用作低温保温泡沫材料，具有优异的低温尺寸稳定性。
具体实施方式
除非另有说明、从上下文暗示或属于现有技术的惯例，否则本申请中所有的份数和百分比都基于重量，且所用的测试和表征方法都是与本申请的提交日期同步的。在适用的情况下，本申请中涉及的任何专利、专利申请或公开的内容全部结合于此作为参考，且其等价的同族专利也引入作为参考，特别这些文献所披露的关于本领域中的合成技术、产物和加工设计、聚合物、共聚单体、引发剂或催化剂等的定义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。
本申请中的数字范围是近似值，因此除非另有说明，否则其可包括范围以外的数值。数值范围包括以1个单位增加的从下限值到上限值的所有数值，条件是在任意较低值与任意较高值之间存在至少2个单位的间隔。例如，如果记载组分、物理或其它性质(如分子量，熔体指数等)是100至1000，意味着明确列举了所有的单个数值，例如100，101,102等，以及所有的子范围，例如100到166,155到170,198到200等。对于包含小于1的数值或者包含大于1的分数(例如1.1，1.5等)的范围，则适当地将1个单位看作0.0001，0.001，0.01或者0.1。对于包含小于10(例如1到5)的个位数的范围，通常将1个单位看作0.1。这些仅仅是想要表达的内容的具体示例，并且所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能的组合都被认为清楚记载在本申请中。还应指出，本文中的术语“第一”、“第二”等不限定先后顺序，只是为了区分不同结构的物质。
关于化学化合物使用时，除非明确地说明，否则单数包括所有的异构形式，反之亦然(例如，“己烷”单独地或共同地包括己烷的全部异构体)。另外，除非明确地说明，否则用“一个”，“一种”或“该”形容的名词也包括其复数形式。
术语“包含”，“包括”，“具有”以及它们的派生词不排除任何其它的组分、步骤或过程的存在，且与这些其它的组分、步骤或过程是否在本申请中披露无关。为消除任何疑问，除非明确说明，否则本申请中所有使用术语“包含”，“包括”，或“具有”的组合物可以包含任何附加的添加剂、辅料或化合物。相反，除了对操作性能所必要的那些，术语“基本上由……组成”将任何其他组分、步骤或过程排除在任何该术语下文叙述的范围之外。术语“由……组成”不包括未具体描述或列出的任何组分、步骤或过程。除非明确说明，否则术语“或”指列出的单独成员或其任何组合。
在一种实施方式中，本发明提供了一种组合聚醚，其包括如下按照重量份数计的各组分：40-60份第一聚醚多元醇、35-45份第二聚醚多元醇、5-15份第三聚醚多元醇、2-3份泡沫稳定剂、4-6份催化剂、13-15份发泡剂和1.5-2.0份水。在一种优选的实施方式中，所述第一聚醚多元醇的用量为50-60份；所述第二聚醚多元醇的用量为35-40份；所述第三聚醚多元醇的用量为5-10份；所述泡沫稳定剂的用量为2-2.5份；所述催化剂的用量为6-7.5份；所述发泡剂的用量为14-15份；以及所述水的用量为1.8-2.0份。
聚醚多元醇
聚醚多元醇是主链含有醚键(—R—O—R—)，端基或侧基含有大于2个羟基(—OH)的低聚物。聚醚多元醇是以低分子量多元醇、多元胺或含活泼氢的化合物为起始剂，与氧化烯烃在催化剂作用下开环聚合而成。氧化烯烃主要是氧化丙烯(环氧丙烷)和氧化乙烯(环氧乙烷)，其中以环氧丙烷最为重要。多元醇起始剂有丙二醇、乙二醇等二元醇，甘油三羟甲基丙烷等三元醇及季戊、四醇、木糖醇、山梨醇、蔗糖等多元醇；胺类起始剂为二乙胺、二乙烯三胺等。
在一种实施方式中，所述第一聚醚多元醇为粘度为4800-6200mPa·s、官能度为4.5-5且羟值为410-435mgKOH/g的聚醚多元醇。在一种实施方式中，所述第二聚醚多元醇为粘度为13000-17000mPa·s、官能度为4且羟值为440-480mgKOH/g的聚醚多元醇；在一种实施方式中，所述第三聚醚多元醇为粘度为60-80mPa·s、官能度为2且羟值为270-290mgKOH/g的聚醚多元醇。所述第一聚醚多元醇、所述第二聚醚多元醇和所述第三聚醚多元醇的粘度均为25℃的粘度。在一种具体实施方式中，所述第一聚醚多元醇、所述第二聚醚多元醇和所述第三聚醚多元醇的粘度可分别独立地为本领域常规粘度，例如为动力粘度。所述动力粘度一般采用旋转粘度计测得。
较佳地，所述第一聚醚多元醇为句容宁武化工有限公司生产的牌号为NJ8206H的聚醚多元醇，其水分含量一般为0.1％以下，百分比为水的质量占所述第一聚醚多元醇总质量的百分比。
较佳地，所述第二聚醚多元醇为上海东大化学有限公司生产的牌号为DonolR6246的聚醚多元醇，其水分含量一般为0.1％以下，百分比为水的质量占所述第二聚醚多元醇总质量的百分比。
Donol R6246是硬泡聚醚多元醇，属于高官能度，并且具有低导热系数、粘结性好等特点的聚醚多元醇，其制品具有高粘结强度、流动性好的特点，抗压能力强，广泛应用于聚氨酯硬泡制品中，例如板材料，冰箱冰柜、建筑保温，冷链行业等。
Donol R6246的产品基本性能如下：
性能 参数
外观 淡黄色透明液体
水份(％) ≤0.20
羟值(mgKOH/g) 440-480
酸值(mgKOH/g) ≤0.15
pH(异丙醇) 9.0-13.0
粘度(25℃)mPa.s 13000-17000
色度(GD) ≤6
。
较佳地，所述第三聚醚多元醇为河北亚东化工集团有限公司生产的牌号为YD-204的聚醚多元醇，其水分含量一般为0.1％以下，百分比为水的质量占所述第三聚醚多元醇总质量的百分比。
在一种实施方式中，所述发泡剂为环戊烷，例如为环戊烷、正戊烷和异戊烷。
在一种实施方式中，所述水为去离子水。在一种实施方式中，所述泡沫稳定剂可为本领域常规的泡沫稳定剂，较佳地为硅酮类泡沫稳定剂。较佳地，所述硅酮类泡沫稳定剂为中山东俊化工有限公司公司生产的牌号为H-3663C的硅酮类泡沫稳定剂。
在一种实施方式中，所述催化剂可为本领域常规的催化剂，较佳地为胺类催化剂和/或有机金属催化剂。较佳地，所述胺类催化剂为叔胺类催化剂。较佳地，所述叔胺类催化剂为N，N，N’，N’-四甲基-1，6-己二胺(万盛大伟WSDW-CT-TMHDA)、Dabco TMR-30和N，N-二甲基-苄胺的复合催化剂。所述复合催化剂即为N，N-二甲基环己胺、Dabco TMR-30和N，N-二甲基-苄胺的混合物。较佳地，所述复合催化剂中，所述N，N，N’，N’-四甲基-1，6-己二胺、DabcoTMR-30和N，N-二甲基-苄胺的质量比为1∶(2-4)∶(2-4)，更佳地为1∶(1-3)∶(1-3)。
本发明所述组合聚醚可按照本领域常规制备方法进行制备，例如，将所述组合聚醚的原料组合物的各组分混合均匀，即可。较佳地，所述混合在具有安全装置的混合容器中进行。较佳地，所述混合容器为混合釜。较佳地，所述混合在不锈钢容器中进行。较佳地，所述混合在搅拌条件下进行。较佳地，所述混合的时间为0.5～1小时，例如0.75小时。
在一种实施方式中，本发明还提供了一种聚氨酯泡沫的原料组合物，其包括A组分和B组分；所述A组分为所述组合聚醚；所述B组分为异氰酸酯；所述A组分和B组分的质量比为1∶1.1-1∶1.3。
较佳地，所述A组分和B组分的质量比为1∶1.15-1∶1.25，例如1∶1.2。
较佳地，所述异氰酸酯为聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(简称聚合MDI)。所述聚合二苯基甲烷二异氰酸酯指纯二苯基甲烷二异氰酸酯与多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物。较佳地，所述聚合二苯基甲烷二异氰酸酯的产品中，所述聚合二苯基甲烷二异氰酸酯的含量为51.3％，百分比为质量百分比。
较佳地，所述聚合MDI为烟台万华生产的型号为PM200的聚合MDI。
在一种实施方式中，本发明还提供了一种聚氨酯泡沫的制备方法，其包括如下步骤：将所述的A组分和所述的B组分混合，进行发泡，制得聚氨酯泡沫，即可。
所述聚氨酯泡沫的制备方法的条件可为本领域各种常规条件。
较佳地，所述发泡所用仪器为高压发泡机。
较佳地，所述发泡温度为20-25℃，例如22℃。
所述的聚氨酯泡沫可用作低温发泡用泡沫保温材料，按照本领域常识，在应用时，一般是A组分和B组分在使用前不予混合，且一般是即混合即用，且一般是注到外壳与内胆之间进行发泡。
在一种实施方式中，本发明还提供了一种由所述聚氨酯泡沫的制备方法所制得的聚氨酯泡沫。
在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明中的百分比为各成分占原料总量的质量百分比。
实施例
下面将结合本申请的实施例，对本申请的技术方案进行清楚和完整的描述。如无特别说明，所用的试剂和原材料都可通过商业途径购买。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
以下实施例中所用到的原料来源如下：
聚醚多元醇NJ8206H、购于句容宁武化工有限公司。
所述聚醚多元醇Donol R6246购于上海东大化学有限公司。
聚醚多元醇YD-204购于亚东化工集团有限公司。
硅酮类泡沫稳定剂H-3663C购于中山东俊化工有限公司。
异氰酸酯为聚合MDI，购于烟台万华，型号PM200。
在效果实施例中，聚氨酯泡沫性能测试所遵循的标准如下所述：
芯部密度：GB/T6343；
低温尺寸稳定性：GB/T 8811。
组合聚醚制备实施例
实施例1-3
实施例1-3涉及制备低温发泡用组合聚醚。
在实施例1-3中，制备组合聚醚的步骤包括在室温下，根据表1所示的配方，将除了异氰酸酯以外的其它组分在不锈钢混合釜中均匀混合45min，搅拌均匀即可。
表1实施例1-3中组合聚醚的原料组合物及异氰酸酯的各组分的重量份数。
原料组分 实施例1 实施例2 实施例3
聚醚多元醇NJ8206H 40 50 60
聚醚多元醇Donol R6246 45 40 35
聚醚多元醇YD-204 15 10 5
泡沫稳定剂H-3663C 2 2.5 3
N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺 1.5 2 1.5
Dabco TMR-30 2 2 3
N,N二甲基-苄胺 3 2 3
去离子水 1.5 1.8 2.0
环戊烷 15 14 13
组合聚醚总组分 125 124.3 125.5
异氰酸酯PM200 156.3 149.2 144.3
效果实施例
该实施例涉及制备聚氨酯泡沫。
聚氨酯泡沫的制备步骤包括将实施例1-3的组合聚醚和异氰酸酯按照比例在22℃反应，注入模具中，发泡后制得冰箱用硬质聚氨酯泡沫保温材料。
分别对利用实施例1-3的组合聚醚制成的聚氨酯泡沫进行测试，测试结果见下表2。
表2利用实施例1-3的组合聚醚制备的聚氨酯泡沫性能参数。
Figure BDA0002792993870000091
由表2可知，本发明所得的聚氨酯泡沫具有更高的压缩强度、更好的低温尺寸稳定性以及更低的导热系数。
上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。

Claims (10)

1.一种低温发泡用组合聚醚，其特征在于，以重量份数为基准计，包含如下原料组分：40-60份第一聚醚多元醇、35-45份第二聚醚多元醇、5-15份第三聚醚多元醇、2-3份泡沫稳定剂、5-9份催化剂、13-15份发泡剂和1.5-2.0份水；
所述发泡剂为环戊烷类发泡剂；
所述第一聚醚多元醇为粘度为4800-6200mPa·s、官能度为4.5-5且羟值为410-435mgKOH/g的聚醚多元醇；
所述第二聚醚多元醇为粘度为13000-17000mPa·s、官能度为4且羟值为440-480mgKOH/g的聚醚多元醇；
所述第三聚醚多元醇为粘度为60-80mPa·s、官能度为2且羟值为270-290mgKOH/g的聚醚多元醇；
所述第一聚醚多元醇、所述第二聚醚多元醇和所述第三聚醚多元醇的粘度均为25℃的粘度。
2.如权利要求1所述的低温发泡用组合聚醚，其特征在于，所述第一聚醚多元醇的用量为50-60份；
所述第二聚醚多元醇的用量为35-40份；
所述第三聚醚多元醇的用量为5-10份；
所述泡沫稳定剂的用量为2-2.5份；
所述催化剂的用量为6-7.5份；
所述发泡剂的用量为14-15份；以及
所述水的用量为1.8-2.0份。
3.如权利要求1或2所述的低温发泡用组合聚醚，其特征在于，所述第一聚醚多元醇为句容宁武化工有限公司生产的牌号为NJ8206H的聚醚多元醇；
所述第二聚醚多元醇为上海东大化学有限公司生产的牌号为Donol R6246的聚醚多元醇；
所述第三聚醚多元醇为河北亚东化工集团有限公司生产的牌号为YD-204的聚醚多元醇。
4.如权利要求1或2所述的低温发泡用组合聚醚，其特征在于，所述泡沫稳定剂为硅酮类泡沫稳定剂，优选地为中山东俊化工有限公司公司生产的牌号为H-3663C的硅酮类泡沫稳定剂；
所述催化剂为胺类催化剂和/或有机金属催化剂，所述催化剂优选地为N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺、Dabco TMR-30和N,N-二甲基-苄胺的复合催化剂，其中N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺、Dabco TMR-30和N,N-二甲基-苄胺的质量比为1:(2-4):(2-4),优选地为1:(1-3):(1-3)。
5.一种聚氨酯泡沫原料组合物，其包括A组分和B组分，其特征在于，所述A组分为如权利要求1-4中任一项所述的低温发泡用组合聚醚；所述B组分为异氰酸酯；所述A组分和B组分的质量比为1:1.1-1:1.3，优选地为1:1.15-1:1.25。
6.如权利要求5所述的聚氨酯泡沫原料组合物，其特征在于，所述A组分和B组分的质量比为1:1.2。
7.如权利要求5所述的聚氨酯泡沫原料组合物，其特征在于，所述异氰酸酯为聚合二苯基甲烷二异氰酸酯，优选地为烟台万华生产的型号为PM200的聚合MDI。
8.一种利用如权利要求5所述的聚氨酯泡沫原料组合物来制备聚氨酯泡沫的方法，其特征在于，所述方法包括将所述的A组分和所述的B组分混合，然后在发泡设备中进行发泡，制得聚氨酯泡沫。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述发泡设备为高压发泡机；
发泡温度为20-25℃，优选地为22℃。
10.一种通过如权利要求8或9所述的方法制备的聚氨酯泡沫。
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