專利名稱：一種特別適用于管道保溫層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，尤其是一種特別適用于管道保溫方面使用的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。
背景技術：
傳統(tǒng)的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料使用CFCs(氟氯烴)作發(fā)泡劑，主要為CFC-11發(fā)泡劑，現(xiàn)已確認，CFCs對臭氧層有極其嚴重的破壞作用，中國將在2007年7月1日前完全淘汰CFC-11。因此，對CFC-11發(fā)泡劑的替代是聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料領域的研究熱點。目前替代氟氯烴的發(fā)泡劑開發(fā)的主要有水、液態(tài)CO2、戊烷類和HFCs(氫氟烴)系列，以及HCFC-141b(分子式CH3CFCl2，化學名為二氯一氟乙烷)。全水發(fā)泡泡沫導熱系數(shù)大，因為CO2自身的導熱系數(shù)較大，利用它制得的硬泡保溫性差，且泡沫易發(fā)酥變脆；液態(tài)CO2發(fā)泡劑需盛在高壓容器中；戊烷類易燃易爆，HFCs系列主要有HFC-245fa和HFC-365mfc，它們直到2003年才在少數(shù)發(fā)達國家開始工業(yè)化生產(chǎn)，而在國內(nèi)，對于他們的研究還處于剛起步階段，價格遠高于其它發(fā)泡劑，一般廠家在經(jīng)濟上難以承受。因此，它們替代CFC-11用作石油管道聚氨酯泡沫保溫層的發(fā)泡劑，由于各方面條件的限制，目前在我國難以大規(guī)模工業(yè)化。
目前我國替代CFC-11用做石油管道聚氨酯泡沫保溫層的發(fā)泡劑主要是HCFC-141b。從石油管道的保溫這一角度來說，以HCFC-141b取代CFC-11作為石油管道聚氨酯硬泡保溫層的發(fā)泡劑，不僅在經(jīng)濟成本上可行，在技術上也有保證，而且仍有較大的發(fā)展空間(HCFC-141b的禁用期為2020年)。一方面，由于管道的管徑大小不等以及生產(chǎn)工藝的要求，在制造管道保溫硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料時，就要求所使用的催化劑能夠在較寬的范圍內(nèi)控制發(fā)泡時間；另一方面，還要對各種原料進行調(diào)整篩選，并進行優(yōu)化，以適應替代發(fā)泡劑HCFC-141b。因此，為了得到環(huán)保性能好，綜合材料性能良好的管道保溫用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，就需要在將發(fā)泡劑替代為HCFC-141b的同時，相應優(yōu)選能夠在較寬的范圍內(nèi)控制發(fā)泡時間的催化劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即是通過對催化劑的優(yōu)選，使之能夠適應HCFC-141b發(fā)泡劑和管道保溫用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的特殊要求，進而提供一種適用于現(xiàn)有管道保溫生產(chǎn)設備和工藝，且環(huán)保性能好、綜合材料性能良好的一種特別適用于管道保溫層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。
本發(fā)明的一種特別適用于管道保溫層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料以復合聚醚、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、蒸餾水和發(fā)泡劑構成原料的A組份，以多苯基多次甲基異氰酸酯為原料的B組份，所述A組份與B組份多苯基多次甲基異氰酸酯的重量比為1∶1.1～1.4，其特征是A組份中的催化劑的組成成份及重量份為a、三乙醇胺0.2～0.6份b、N，N-二甲基環(huán)己胺0.3～2.1份c、2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚0.3～3.7份d、油酸鉀0.4～4.0份A組份中的其它原料的組成成份及重量份為①、復合聚醚100份所述復合聚醚由低官能度聚醚多元醇和高官能度聚醚多元醇復配制得；其中，低官能度聚醚多元醇30～50份，官能度3～4，羥值范圍400～550mgKOH/g；高官能度聚醚多元醇50～70份，官能度6～8，羥值范圍420～560mgKOH/g；②、所述泡沫穩(wěn)定劑為Si-C型泡沫穩(wěn)定劑，用量為1.5～3.0份；③、蒸餾水0.8～2.5份；④、發(fā)泡劑為HCFC-141b(分子式CH3CFCl2，化學名為二氯一氟乙烷)，用量5.0～10.0份；所述構成原料的B組份的多苯基多次甲基異氰酸酯的官能度2.6～2.8，指數(shù)≥1.0；制作方法為按上述重量份先將復合聚醚、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、蒸餾水和發(fā)泡劑混合均勻得到得到原料A組份，然后將原料A組份和原料B組份按上述重量比混合并用攪拌機以轉速2500～3000r/min的速度攪拌10s，最后快速注入到模具中，經(jīng)發(fā)泡、固化得到硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。
在本發(fā)明所使用的催化劑中，2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚在國內(nèi)常簡稱為DMP-30，分子式C15H27N3O。
在本發(fā)明中所使用的復合催化劑適用于HCFC-141b發(fā)泡體系，與我國目前制取此類硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的催化劑區(qū)別是(1)現(xiàn)在我國制取聚氨酯硬泡保溫層的配方中常使用有機錫類催化劑(如二丁基錫二月桂酸酯)，其揮發(fā)性大、毒性較強，對環(huán)境污染嚴重，本配方選用一些更環(huán)保的催化劑替代原來毒性較大的有機錫類催化劑，因此生產(chǎn)的聚氨酯硬泡更加環(huán)保.(2)該復合催化劑發(fā)泡時間在較寬的范圍內(nèi)可調(diào)(10～180s左右)，能滿足HCFC-141b體系管道保溫生產(chǎn)設備和工藝對發(fā)泡時間的要求。
本發(fā)明中的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料符合以下材性檢測標準埋地鋼質(zhì)管道硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料防腐保溫層技術標準(SY/T0415-96)聚氨酯泡沫塑料層性能指標

耐熱性試驗條件120℃，96h在本發(fā)明中，由于對催化劑進行了優(yōu)選，從而使發(fā)泡時間可調(diào)范圍大。此處，所說的發(fā)泡時間包括乳白和上升兩個主要過程。其中乳白時間(泡沫原料從攪拌結束至開始發(fā)泡上升這段時間)可調(diào)范圍為10～60s左右，上升時間(泡沫原料從攪拌結束至上升到最高處，停止發(fā)泡這段時間)可調(diào)范圍為30-180s左右。通過催化劑的變化完全符合管道保溫聚氨酯泡沫生產(chǎn)設備和工藝對發(fā)泡時間的要求。本發(fā)明制取的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料性能符合SY/T0415-96標準要求，其中尤其以尺寸穩(wěn)定性較好，泡沫經(jīng)過耐熱(測試條件120℃，96h)后，尺寸變化率遠小于標準要求的3％，一般均小于1％。
本發(fā)明的配方以HCFC-141b取代CFC-11作為石油管道聚氨酯硬泡保溫層的發(fā)泡劑，不僅經(jīng)濟成本上可行，技術上有保證，而且仍有較大的發(fā)展空間(如前述，HCFC-141b的禁用期為2020年)與前述現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比，本發(fā)明的泡沫塑料制造成本較低、毒性小且更環(huán)保，能夠用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，是替代現(xiàn)有CFC-11體系石油管道聚氨酯硬泡保溫層的實用性方案。
本發(fā)明的內(nèi)容結合以下實施例作更進一步的說明，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅限于實施例中所涉及的內(nèi)容。
在以下各實施例中，所涉及的復合聚醚均由低官能度聚醚多元醇和高官能度聚醚多元醇復配制得，其中，低官能度聚醚多元醇的官能度3～4，羥值范圍400～550mgKOH/g；高官能度聚醚多元醇的官能度6～8，羥值范圍420～560mgKOH/g。需要說明的是由于高、低官能度聚醚多元醇的官能度和羥值在上述范圍內(nèi)適當變化并不影響管道保溫泡沫塑料的生產(chǎn)工藝要求及合格的材性要求，即各實施例均能具體實施，故在以下各實施例中不再給出高、低官能度聚醚多元醇的具體官能度和具體羥值。另外，以下實施例中僅舉A，B組分混合前料溫都是27℃，環(huán)境溫度為23℃左右的為例。在此處加以上述定義和說明的目的是在以下實施例中就不再贅述。
實施例1根據(jù)下列配方制造硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料A組份中各原料的組成成份及重量由低官能度聚醚多元醇30克和高官能度聚醚多元醇70克復配制得的復合聚醚100克；三乙醇胺0.6克，N，N-二甲基環(huán)己胺1.5克，2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚0.3克；油酸鉀0.8克，泡沫穩(wěn)定劑3.0克，蒸餾水2.5克；HCFC-141b發(fā)泡劑10.0克。
在本實施例中，A組份的總重量為118.7克。
先將A組份在一容器中混和均勻，然后按預定比例將B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯加入A組份中，用攪拌機以轉速2500～3000r/min高速攪拌10s，最后將混合料倒入模具中，混合料反應很快，經(jīng)發(fā)泡、固化得到硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其中A組份與B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯的重量比為1∶1.1，即B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯130.6克。
在本實施例中，所制得的成品的材性如下表(發(fā)泡時間10～80s)

實施例2根據(jù)下列配方制造硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料A組份中各原料的組成成份及重量由低官能度聚醚多元醇40克和高官能度聚醚多元醇60克復配制得的復合聚醚100克；三乙醇胺0.6克，N，N-二甲基環(huán)己胺2.1克，2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚3.7克，油酸鉀4.0克，泡沫穩(wěn)定劑2.5克；蒸餾水1.2克；HCFC-141b發(fā)泡劑9.0克。
在本實施例中，A組份的總重量為123.1克。
先將A組份在一容器中混和均勻，然后按預定比例將B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯加入A組份中，用攪拌機以轉速2500～3000r/min高速攪拌10s，最后將混合料倒入正方體模具中，混合料反應很快，經(jīng)發(fā)泡、固化得到硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其中A組份與B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯的重量比為1∶1.4，即B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯172.3克。
在本實施例中，所制得的成品的材性如下表(發(fā)泡時間18-36s，)

實施例3根據(jù)下列配方制造硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料A組份中各原料的組成成份及重量由低官能度聚醚多元醇50克和高官能度聚醚多元醇50克復配制得的復合聚醚100克；三乙醇胺0.5克，N，N-二甲基環(huán)己胺1.1克，2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚3.0克，油酸鉀3.2克，泡沫穩(wěn)定劑2.0克；蒸餾水1.6克；HCFC-141b發(fā)泡劑7.0克。
在本實施例中，A組份的總重量為118.4克。
先將A組份在一容器中混和均勻，然后按預定比例將B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯加入A組份中，用攪拌機以轉速2500～3000r/min高速攪拌10s，最后將混合料倒入正方體模具中，混合料反應很快，經(jīng)發(fā)泡、固化得到硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其中A組份與B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯的重量比為1∶1.3，即B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯153.9克。
在本實施例中，所制得的成品的材性如下表(發(fā)泡時間40-76s)

實施例4根據(jù)下列配方制造硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料A組份中各原料的組成成份及重量由低官能度聚醚多元醇30克和高官能度聚醚多元醇70克復配制得的復合聚醚100克；三乙醇胺0.4克，N，N-二甲基環(huán)己胺0.6克，2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚1.5克，油酸鉀1.7克，泡沫穩(wěn)定劑1.8克；蒸餾水0.8克；HCFC-141b發(fā)泡劑5.0克。
在本實施例中，A組份的總重量為111.8克。
先將A組份在一容器中混和均勻，然后按預定比例將B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯加入A組份中，用攪拌機以轉速2500～3000r/min高速攪拌10s，最后將混合料倒入正方體模具中，混合料反應很快，經(jīng)發(fā)泡、固化得到硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其中A組份與B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯的重量比為1∶1.2，即B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯134.2克。
在本實施例中，所制得的成品的材性如下表(發(fā)泡時間30-120s)

實施例5根據(jù)下列配方制造硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料A組份中各原料的組成成份及重量由低官能度聚醚多元醇40克和高官能度聚醚多元醇60克復配制得的復合聚醚100克；三乙醇胺0.3克，N，N-二甲基環(huán)己胺0.5克，2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚0.9克，油酸鉀0.5克，泡沫穩(wěn)定劑1.5克；蒸餾水2.2克；HCFC-141b發(fā)泡劑8.0克。
在本實施例中，A組份的總重量為113.9克。
先將A組份在一容器中混和均勻，然后按預定比例將B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯加入A組份中，用攪拌機以轉速2500～3000r/min高速攪拌10s，最后將混合料倒入正方體模具中，混合料反應很快，經(jīng)發(fā)泡、固化得到硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其中A組份與B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯的重量比為1∶1.2，即B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯136.7克。
在本實施例中，所制得的成品的材性如下表(發(fā)泡時間40～145s)

實施例6根據(jù)下列配方制造硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料A組份中各原料的組成成份及重量由低官能度聚醚多元醇50克和高官能度聚醚多元醇50克復配制得的復合聚醚100克；三乙醇胺0.2克，N，N-二甲基環(huán)己胺0.3克，2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚0.4克，油酸鉀0.4克，泡沫穩(wěn)定劑1.5克；蒸餾水2.5克；HCFC-141b發(fā)泡劑9.0克。
在本實施例中，A組份的總重量為114.3克。
先將A組份在一容器中混和均勻，然后按預定比例將B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯加入A組份中，用攪拌機以轉速2500～3000r/min高速攪拌10s，最后將混合料倒入正方體模具中，混合料反應很快，經(jīng)發(fā)泡、固化得到硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其中A組份與B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯的重量比為1∶1.2，即B組份多亞甲基多苯基多異氰酸酯137.2克。
在本實施例中，所制得的成品的材性如下表(發(fā)泡時間60～180s)

權利要求
1.一種特別適用于管道保溫層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，它以復合聚醚、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、蒸餾水和發(fā)泡劑構成原料的A組份，以多苯基多次甲基異氰酸酯為原料的B組份，所述A組份與B組份多苯基多次甲基異氰酸酯的重量比為1∶1.1～1.4，其特征是A組份中的催化劑的組成成份及重量份為a、三乙醇胺0.2～0.6份、b、N，N-二甲基環(huán)己胺0.3～2.1份c、2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚0.3～3.7份d、油酸鉀0.4～4.0份A組份中的其它原料的組成成份及重量份為①、復合聚醚100份所述復合聚醚由低官能度聚醚多元醇和高官能度聚醚多元醇復配制得；其中，低官能度聚醚多元醇30～50份，官能度3～4，羥值范圍400～550mgKOH/g；高官能度聚醚多元醇50～70份，官能度6～8，羥值范圍420～560mgKOH/g；②、所述泡沫穩(wěn)定劑為Si-C型泡沫穩(wěn)定劑，用量為1.5～3.0份；③、蒸餾水0.8～2.5份；④、發(fā)泡劑為HCFC-141b，用量5.0～10.0份；所述構成原料的B組份的多苯基多次甲基異氰酸酯的官能度2.6～2.8，指數(shù)≥1.0；制作方法為按上述重量份先將復合聚醚、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、蒸餾水和發(fā)泡劑混合均勻得到得到原料A組份，然后將原料A組份和原料B組份按上述重量比混合并用攪拌機以轉速2500～3000r/min的速度攪拌10s，最后快速注入到模具中，經(jīng)發(fā)泡、固化得到硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。
全文摘要
本發(fā)明涉及特別適用于管道保溫層的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，它以復個聚醚、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、蒸餾水和發(fā)泡劑構成原料的A組份，以多苯基多次甲基異氰酸酯為原料的B組份，其催化劑的組成成份為三乙醇胺、N，N－二甲基環(huán)己胺、2，4，6－三(二甲胺基甲基)苯酚、油酸鉀。制作時將復合聚醚、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、蒸餾水和發(fā)泡劑混合均勻得到原料A組份，將原料A組份和原料B組份混合并攪拌后倒入模具中，經(jīng)發(fā)泡、固化而得到硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。本發(fā)明通過對催化劑的優(yōu)選，使制取的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料性能符合SY/T0415－96標準要求，其中尤其以尺寸穩(wěn)定性較好，泡沫經(jīng)過耐熱測試后，尺寸變化率遠小于標準要求的3％，一般均小于1％。
文檔編號C08G18/71GK101016366SQ20061002268
公開日2007年8月15日 申請日期2006年12月28日 優(yōu)先權日2006年12月28日
發(fā)明者朱明 , 朱永飛, 胡文峰, 魏玉君, 廖乾邑 申請人:四川師范大學