礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物。由A、B兩組分組成，其中：A組分由以下原料組成：聚醚多元醇、阻燃性聚合物多元醇、小分子多元醇、發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑、阻燃劑和抗靜電劑；B組分由以下原料組成：聚醚多元醇、增硬劑、異氰酸酯和開孔劑。本發(fā)明解決了自結(jié)皮泡沫的阻燃性能和抗靜電性能，制備得到的礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物具有表皮光滑、高阻燃性和抗靜電性，從而為礦用自結(jié)皮聚氨酯的安全性提供保障。本發(fā)明還提供其制備方法，工藝合理，成本低且簡(jiǎn)單易實(shí)施，環(huán)保，無三廢。
【專利說明】礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】 [0001]本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自結(jié)皮泡沫塑料又稱整皮模塑泡沫塑料，它不用其它塑料作表面材料，依靠發(fā)泡組分在發(fā)泡成形時(shí)，一次性形成表材與泡沫芯材。由于自結(jié)皮帶有高強(qiáng)度的外表層，所以其制品的總的物理性能大大超過相同密度的普通聚氨酯泡沫性能。反之，在要求相同物性前提下，只需較低密度的自結(jié)皮制品。如其它高分子材料一樣，未經(jīng)阻燃處理的聚氨酯在空氣中是可燃的，其極限氧指數(shù)(LOI)只有18%左右。它是一種結(jié)構(gòu)特殊的易燃材料，燃燒時(shí)能放出大量的能使人窒息死亡的有毒氣體和煙塵，并且燃燒速度極快，火焰溫度高，具有一定的火災(zāi)危險(xiǎn)性，尤其是在煤礦中這種危險(xiǎn)指數(shù)會(huì)更高。普通聚氨酯泡沫塑料是一種絕緣性能很好的高分子材料，通常其積極電阻率高達(dá)IO11~IO13Q ? m，這就使其在使用過程中產(chǎn)生很高的靜電電壓，若礦用則會(huì)極易發(fā)生爆炸等。因此急需要一種高阻燃、抗靜電的聚氨酯自結(jié)皮組合物來滿足這種特殊需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物，解決了自結(jié)皮泡沫的阻燃性能和抗靜電性能，從而為礦用自結(jié)皮聚氨酯的安全性提供保障。本發(fā)明還提供其制備方法，工藝合理，成本低且簡(jiǎn)單易實(shí)施。
[0004]本發(fā)明所述的礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物，由A、B兩組分組成，其中:
[0005]A組分按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，由以下原料組成:聚醚多元醇35-60份、阻燃性聚合物多元醇20-40份、小分子多元醇6-16份、發(fā)泡劑1.0-10.0份、泡沫穩(wěn)定劑0.2-1.5份、催化劑
0.7-1.5份、阻燃劑5-9份和抗靜電劑4-7份；
[0006]B組分按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，由以下原料組成:聚醚多元醇5-23份、增硬劑1-3份、異氰酸酯75-93份和開孔劑1-4份。
[0007]其中:A、B組分按異氰酸酯指數(shù)為1±0.05的比例混合制備得到礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物。
[0008]A組分和B組分中聚醚多元醇為山東藍(lán)星東大化工有限責(zé)任公司的EP-3600。
[0009]小分子多元醇分子量小于200，優(yōu)選為乙二醇、I，4-丁二醇、丙二醇、一縮二乙二醇、二乙醇胺或三乙醇胺中的一種或幾種以任意比例混合。
[0010]阻燃性聚合物多元醇優(yōu)選為湖州創(chuàng)新聚氨酯科技公司的CP0P-290E。
[0011]發(fā)泡劑為物理發(fā)泡劑HCFC-365mfc，物理發(fā)泡劑HCFC_365mfc為市購；阻燃劑為美國雅寶公司的BK-69、浙江萬盛股份有限公司的FR-780或浙江萬盛股份有限公司的FR-690中的一種或幾種以任意比例混合；催化劑為叔胺類催化劑，優(yōu)選為二甲基乙醇胺(DMEA)、A-1 (市售，新典化學(xué)材料上海有限公司)或A-33 (市售，空氣化工產(chǎn)品上海有限公司)的一種或幾種以任意比例混合。
[0012]泡沫穩(wěn)定劑為聚氨酯高回彈用硅類泡沫穩(wěn)定劑，優(yōu)選邁圖的L3150、空氣化工的DC6070中的一種或兩種；抗靜電劑為十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽或季銨鹽陽離子表面活性劑與脂肪醇聚氧乙烯醚類非離子型表面活性劑組成的復(fù)合物中的一種或兩種混合，優(yōu)選十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽。其中:十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽、季銨鹽陽離子表面活性劑、脂肪醇聚氧乙烯醚類非離子型表面活性劑為市購。
[0013]增硬劑為小分子二元醇，分子量小于400，優(yōu)選乙二醇、1，4_ 丁二醇、丙二醇、一縮二乙二醇中的一種或多種；開孔劑為聚醚多元醇類開孔劑，優(yōu)選為藍(lán)星東大化工生產(chǎn)的DK-12，用于B組分中可調(diào)節(jié)泡沫的開孔性。
[0014]本發(fā)明所述的礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物的制備方法，包括下述步驟:
[0015](I) A組分的制備: [0016]將聚醚多元醇、阻燃性聚合物多元醇投入混拌釜中攪拌，然后依次加入小分子多元醇、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑、抗靜電劑、阻燃劑、發(fā)泡劑，在室溫條件下，轉(zhuǎn)速為60-100轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1-2小時(shí)，即得A組分;
[0017](2) B組分的制備:
[0018]在反應(yīng)釜內(nèi)，按照配比加入聚醚多元醇，在溫度為105-110°C真空度為-0.1MPa的條件下脫水2-3小時(shí)，使聚醚多元醇的水分含量在0.05%以內(nèi)，降溫至55-60°C，按照配比加入增硬劑和開孔劑，降溫至40-50°C，加入異氰酸酯，再升溫至70-80°C，反應(yīng)1_2小時(shí)，使NC0%在24-30%，降溫至20-50°C，充氮?dú)獍b即得B組分；
[0019](3)將制備得到的A、B組分按異氰酸酯指數(shù)為1±0.05的比例混合，注入模具，模溫40-50°C，3-5min鐘后開模即可得產(chǎn)品。
[0020]綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021](I)本發(fā)明提供了一種高阻燃、抗靜電的聚氨酯自結(jié)皮組合物，解決了自結(jié)皮泡沫的阻燃性能和抗靜電性能，制備得到的礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物具有表皮光滑、高阻燃性和抗靜電性，從而為礦用自結(jié)皮聚氨酯的安全性提供保障。
[0022](2)本發(fā)明提供的制備方法，工藝合理，成本低且簡(jiǎn)單易實(shí)施；該產(chǎn)品制備過程中無三廢，屬環(huán)保型產(chǎn)品。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0024]實(shí)施例1
[0025]A組分制備方法:
[0026]A組分按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，由以下原料組成:30份的阻燃性聚合物多元醇(CP0P-290E)、45份的聚醚多元醇(EP-3600)、發(fā)泡劑(HCFC-365mfc) 6.8份、1.0份泡沫穩(wěn)定劑(邁圖的L3150)，7份的小分子多元醇(乙二醇)、0.2份催化劑A-l、1.0份催化劑A-33、8份的阻燃劑BK-69、4份的抗靜電劑(十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽)；
[0027]先將聚醚多元醇、阻燃性聚合物多元醇投入混拌釜中攪拌，然后依次加入發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑、抗靜電劑、阻燃劑，在室溫條件下，轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1.5小時(shí)，即可得A組分；[0028]B組分的制備方法:
[0029] B組分按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，由以下原料組成:包括:聚醚多元醇(EP-3600) 5份、增硬劑 (—縮二乙二醇)1.0份、異氰酸酯(二苯基甲烷二異氰酸酯65份、NCO含量為30%的多亞甲基多苯基異氰酸酯27份)和開孔劑(DK-12) 2份。
[0030]在反應(yīng)釜內(nèi)，先按照配比加入聚醚多元醇，在溫度為105°C真空度為-0.1MPa的條件下脫水3小時(shí)，檢測(cè)聚醚多元醇的水分含量達(dá)到0.05%以內(nèi)，降溫至60°C，按照配比加入其它原料，保持溫度不變，降溫至30°C，加入異氰酸酯，繼續(xù)升溫至80°C，反應(yīng)I小時(shí)，降溫至30°C，檢測(cè)NC0%質(zhì)量含量達(dá)到(29.3±0.3) %，充氮?dú)獍b即得B組分；
[0031]將所需模具擦好脫模劑，放入硫化機(jī)內(nèi)加熱，備用；
[0032]將制備得到的A、B組分按異氰酸酯指數(shù)為I的比例混合，并攪拌均勻，倒入備好的模具中，放入硫化機(jī)內(nèi)加壓硫化，模溫45°C，5min后開模即得所需制品。
[0033]實(shí)施例2
[0034]A組分的制備方法:A組分按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，由以下原料組成:包括:35份的阻燃性聚合物多元醇(CP0P-290E )、40份的聚醚多元醇(EP-3600 )、發(fā)泡劑(HCFC-365mfc )4.0份、10份的小分子多元醇(1，4- 丁二醇)、0.7份催化劑DMEA、0.3份催化劑A_33、6份的阻燃劑FR-780、4份的抗靜電劑(季銨鹽陽離子表面活性劑與非離子型表面活性劑組成的復(fù)合物)。
[0035]先將聚醚多元醇、阻燃性聚合物多元醇投入混拌釜中攪拌，然后依次加入發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑、抗靜電劑、阻燃劑，在室溫條件下，轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌2小時(shí)，即可得A組分；
[0036]B組分的制備方法:B組分按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，由以下原料組成:包括:聚醚多元醇(EP-3600) 10份、增硬劑(一縮二乙二醇)3份、異氰酸酯(二苯基甲烷二異氰酸酯56份、多元醇改性二苯基甲烷二異氰酸酯30份)和開孔劑(DK-12) 3份。
[0037]在反應(yīng)釜內(nèi)，先按照配比加入聚醚多元醇，在溫度為110°C真空度為-0.1MPa的條件下脫水2小時(shí)，檢測(cè)聚醚多元醇的水分含量達(dá)到0.05%以內(nèi)，降溫至55°C，按照配比加入其它原料，保持溫度不變，降溫至50°C，加入異氰酸酯，繼續(xù)升溫至80°C，反應(yīng)I小時(shí)，降溫至50°C，檢測(cè)NC0%質(zhì)量含量達(dá)到(26.7±0.3) %，充氮?dú)獍b即得B組分；
[0038]將所需模具擦好脫模劑，放入硫化機(jī)內(nèi)加熱，備用；
[0039]將制備得到的A、B組分按異氰酸酯指數(shù)為1.05的比例混合，并攪拌均勻，倒入備好的模具中，放入硫化機(jī)內(nèi)加壓硫化，模溫45°C，4min后開模即得所需制品。
[0040]實(shí)施例3
[0041]A組分制備方法:A組分按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，由以下原料組成:包括:25份的阻燃性聚合物多元醇(CP0P-290E)、35份的聚醚多元醇(EP-3600)、發(fā)泡劑(HCFC_365mfc)l.0份、6份小分子多元醇(4份乙二醇、2份1，4- 丁二醇)、1.5份催化劑A-33、10份的發(fā)泡劑FR-690與FR-780的混合物，7份抗靜電劑(季銨鹽陽離子表面活性劑與非離子型表面活性劑組成的復(fù)合物);
[0042]先將聚醚多元醇、阻燃性聚合物多元醇投入混拌釜中攪拌，然后依次加入發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑、抗靜電劑、阻燃劑，在室溫條件下，轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌I小時(shí)，即可得A組分；[0043]B組分的制備方法:B組分按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，由以下原料組成:包括:聚醚多元醇(EP-3600) 23份、增硬劑(1，4- 丁二醇)3.0份、異氰酸酯(二苯基甲烷二異氰酸酯)83份和開孔劑(DK-12)4.0份。
[0044]在反應(yīng)釜內(nèi)，先按照配比加入聚醚多元醇，在溫度為108°C真空度為-0.1MPa的條件下脫水2.5小時(shí)，檢測(cè)聚醚多元醇的水分含量達(dá)到0.05%以內(nèi)，降溫至60°C，按照配比加入其它原料，保持溫度不變，降溫至40°C，加入異氰酸酯，繼續(xù)升溫至70°C，反應(yīng)2小時(shí)，降溫至40°C，檢測(cè)NC0%質(zhì)量含量達(dá)到(24.8±0.3) %，充氮?dú)獍b即得B組分；
[0045]將所需模具擦好脫模劑，放入硫化機(jī)內(nèi)加熱，備用；
[0046]將制備得到的A、B組分按異氰酸酯指數(shù)為1.02的比例混合，并攪拌均勻，倒入備好的模具中，放入硫化機(jī)內(nèi)加壓硫化，模溫50°C，3min后開模即得所需制品。
[0047]實(shí)施例4 [0048]A組分制備方法:A組分按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，由以下原料組成:包括:20份的阻燃性聚合物多元醇(CP0P-290E )、50份聚醚多元醇(EP-3600 )、發(fā)泡劑(HCFC-365mfc ) 4份、小分子多元醇(6.5份乙二醇、4份1，4- 丁二醇)、1.5份催化劑A-33、8份的阻燃劑FR_690，6份
的抗靜電劑十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽；
[0049]先將聚醚多元醇、阻燃性聚合物多元醇投入混拌釜中攪拌，然后依次加入發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑、抗靜電劑、阻燃劑，在室溫條件下，轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1.5小時(shí)，即可得A組分；
[0050]B組分的制備方法:B組分按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，由以下原料組成:包括:聚醚多元醇(EP-3600) 20份、增硬劑(丙二醇)1份、異氰酸酯(多亞甲基多苯基異氰酸酯)77份和開孔劑(DK-12) 2 份。
[0051]在反應(yīng)釜內(nèi)，先按照配比加入聚醚多元醇，在溫度為110°C真空度為-0.1MPa的條件下脫水2小時(shí)，檢測(cè)聚醚多元醇的水分含量達(dá)到0.05%以內(nèi)，降溫至60°C，按照配比加入其它原料，保持溫度不變，降溫至30°C，加入異氰酸酯，繼續(xù)升溫至75°C，反應(yīng)1.5小時(shí)，降溫至30°C，檢測(cè)NC0%質(zhì)量含量達(dá)到(24.3±0.3) %，充氮?dú)獍b即得B組分；
[0052]將所需模具擦好脫模劑，放入硫化機(jī)內(nèi)加熱，備用；
[0053]將制備得到的A、B組分按異氰酸酯指數(shù)為0.95的比例混合，并攪拌均勻，倒入備好的模具中，放入硫化機(jī)內(nèi)加壓硫化，模溫40°C，3min后開模即得所需制品。
[0054]對(duì)實(shí)施例1-4制備得到的產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1。
[0055]表1實(shí)施例1-4制備得到的產(chǎn)品的性能測(cè)試結(jié)果
[0056]
測(cè)試項(xiàng)目I實(shí)施例1I實(shí)施例2I實(shí)施例3I實(shí)施例4
密度 /g ? cm_3264.0264.9263.5265.75
邵A硬度33324045
拉伸強(qiáng)度 /MPa1.4191.6141.9052.201
撕裂強(qiáng)度 /kN ? nf1 6.8916.9447.0217.128
【權(quán)利要求】
1.一種礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物，其特征在于:由A、B兩組分組成，其中: A組分按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，由以下原料組成:聚醚多元醇35-60份、阻燃性聚合物多元醇20-40份、小分子多元醇6-16份、發(fā)泡劑1.0-10.0份、泡沫穩(wěn)定劑0.2-1.5份、催化劑0.7-1.5份、阻燃劑5-9份和抗靜電劑4-7份； B組分按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，由以下原料組成:聚醚多元醇5-23份、增硬劑1-3份、異氰酸酯75-93份和開孔劑1-4份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物，其特征在于:A組分和B組分中聚醚多元醇為山東藍(lán)星東大化工有限責(zé)任公司的EP-3600。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物，其特征在于:小分子多元醇為乙二醇、1，4-丁二醇、丙二醇、一縮二乙二醇、二乙醇胺或三乙醇胺中的一種或幾種以任意比例混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物，其特征在于:阻燃性聚合物多元醇為湖州創(chuàng)新聚氨酯科技公司的CP0P-290E。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物，其特征在于:發(fā)泡劑為物理發(fā)泡劑HCFC-365mfc ;阻燃劑為美國雅寶公司的BK-69、浙江萬盛股份有限公司的FR-780或浙江萬盛股份有限公司的FR-690中的一種或幾種以任意比例混合；催化劑為二甲基乙醇胺、A-1或A-33的一種或幾種以任意比例混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物，其特征在于:泡沫穩(wěn)定劑為聚氨酯高回彈用硅類泡沫穩(wěn)定劑；抗靜電劑為十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽或季銨鹽陽離子表面活性劑與脂肪醇聚氧乙烯醚類非離子型表面活性劑組成的復(fù)合物中的一種或兩種混合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物，其特征在于:異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯、多亞甲基多苯基異氰酸酯或NCO含量為30%的多元醇改性二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種或多種混合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物，其特征在于:增硬劑為乙二醇、1，4-丁二醇、丙二醇、一縮二乙二醇中的一種或幾種以任意比例混合；開孔劑為藍(lán)星東大化工生產(chǎn)的DK-12。
9.一種權(quán)利要求1-8任一所述的礦用聚氨酯自結(jié)皮組合物的制備方法，其特征在于:包括下述步驟: (1)A組分的制備: 將聚醚多元醇、阻燃性聚合物多元醇投入混拌釜中攪拌，然后依次加入小分子多元醇、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑、抗靜電劑、阻燃劑、發(fā)泡劑，在室溫條件下，轉(zhuǎn)速為60-100轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1-2小時(shí)，即得A組分； (2)B組分的制備: 在反應(yīng)釜內(nèi)，按照配比加入聚醚多元醇，在溫度為105-110°C真空度為-0.1MPa的條件下脫水2-3小時(shí)，使聚醚多元醇的水分含量在0.05%以內(nèi)，降溫至55-60°C，按照配比加入增硬劑和開孔劑，降溫至40-50°C，加入異氰酸酯，再升溫至70-80°C，反應(yīng)1_2小時(shí)，使NC0%在24-30%，降溫至20-50°C，充氮?dú)獍b即得B組分； (3)將制備得到的A、B組分按異氰酸酯指數(shù)為1±0.05的比例混合，注入模具，模溫40-50 °C， 3-5min鐘后開模即可得產(chǎn)品。
【文檔編號(hào)】C08G18/66GK103641979SQ201310660785
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】李健, 牛富剛, 孫清峰, 殷玉鵬, 甘經(jīng)虎, 欒森 申請(qǐng)人:山東一諾威聚氨酯股份有限公司