本發(fā)明涉及一種環(huán)保型管道用聚氨酯原料組合物及其使用方法。
背景技術(shù)：
：聚氨酯泡沫是一種性能優(yōu)異的保溫材料，其保溫效果相比EPS(模塑聚苯乙烯泡沫板)、XPS(擠塑聚苯乙烯泡沫板)等材料可達到后者的3倍以上，其還具有良好的耐油性、韌性、耐磨性、耐老化性和耐腐蝕性，使用壽命在20年以上，可以減少保溫材料的更換頻率，降低成本。發(fā)泡劑是影響聚氨酯泡沫保溫性能最主要的一個環(huán)節(jié)，隨著我國環(huán)保要求的提升，我國目前使用最多的發(fā)泡劑HCFC-141b(一氟二氯乙烷)正在進行大規(guī)模的替換，目前主流的替代品有水、戊烷類發(fā)泡劑、以HFC-245fa(五氟丙烷)為首的HFC(氫化氟烷烴)類發(fā)泡劑等。其中，水的保溫效果較差，同等條件比HCFC-141b高15-20％，且以其為發(fā)泡劑的組合聚醚容易出現(xiàn)粘度過高、混合差的缺點；戊烷類發(fā)泡劑易燃易爆，生產(chǎn)時需更換專門的設(shè)備以降低安全風險，投資較高；而HFC-245fa具有良好的保溫效果，常溫下與HCFC-141b基本相當，另由于其沸點較低，在低溫-160℃左右時，保溫效果要比HCFC-141b好10～15％，且其不存在安全問題，對設(shè)備要求較低，可以使用目前HCFC-141b的設(shè)備直接進行生產(chǎn)。由于HFC-245fa具有上述的良好低溫性能，尤其在一些液氮、液化天然氣、液化石油氣等低溫管道保溫工程方面有著非常廣的應(yīng)用，但是還存在一些問題：首先是HFC-245fa沸點低，在反應(yīng)時乳白速度較快，不易控制，導(dǎo)致在管徑較大或者注料量較多的制品使用時會出現(xiàn)料液流不到位的情況；第二，HFC-245fa的成本較高，是HCFC-141b的2～3倍，對最終制品的成本影響較大；第三，HFC-245fa沸點較低，汽化速度快，導(dǎo)致在反應(yīng)初期泡沫中自由異氰酸酯基團含量高，由HFC-245fa制成的泡沫表面容易發(fā)酥發(fā)脆，影響泡沫的粘接性能。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)中作為聚氨酯泡沫發(fā)泡劑應(yīng)用的HFC-245fa因沸點較低在使用時會出現(xiàn)料液流不到位情況，由其制成的泡沫表面易發(fā)脆從而影響泡沫粘接性能，且HFC-245fa本身成本較高的問題，提供了一種環(huán)保型管道用聚氨酯原料組合物及其使用方法。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：本發(fā)明提供了一種環(huán)保型管道用聚氨酯原料組合物，其包括A組分和B組分：所述A組分包括以質(zhì)量份數(shù)計的40～70份聚醚多元醇A、20～40份聚醚多元醇B、10～20份聚醚多元醇C、1.5～3.0份表面活性劑、1.0～1.6份催化劑A、0.5～1.0份催化劑B、0.1～0.3份催化劑C、20～40份液體阻燃劑、2.0～3.0份化學發(fā)泡劑和10～17份物理發(fā)泡劑，所述B組分為多亞甲基多苯基多異氰酸酯；其中，所述聚醚多元醇A為官能度4.0～5.0，羥值430～470mgKOH/g，粘度14000～19000mPa·s的聚氧化丙烯醇，所述聚醚多元醇B為官能度4.0，羥值380～420mgKOH/g，粘度6900～10000mPa·s的聚氧化丙烯醇，所述聚醚多元醇C為以官能度3.0，羥值320～340mgKOH/g，粘度200～400mPa·s的聚氧化丙烯醇，所述聚醚多元醇A、所述聚醚多元醇B和所述聚醚多元醇C的質(zhì)量份數(shù)總和為100份；所述催化劑A為胺類催化劑，所述催化劑B為三聚催化劑，所述催化劑C為金屬類催化劑，所述物理發(fā)泡劑為HFC-245fa。本發(fā)明中，所述聚醚多元醇A較佳地為以蔗糖為起始劑的聚氧化丙烯醇，更佳地為牌號SC-450的聚醚多元醇，其生產(chǎn)廠家為國都化工有限公司。本發(fā)明中，所述聚醚多元醇B較佳地為以甲苯二胺為起始劑的聚氧化丙烯醇，更佳地為牌號TD-400的聚醚多元醇，其生產(chǎn)廠家為國都化工有限公司。本發(fā)明中，所述聚醚多元醇C較佳地為以甘油為起始劑的聚氧化丙烯醇，更佳地為牌號NJ-305的聚醚多元醇，其生產(chǎn)廠家為句容寧武新材料有限公司。本發(fā)明中，所述表面活性劑為本領(lǐng)域常規(guī)使用的表面活性劑，較佳地為硅氧烷類表面活性劑，更佳地為牌號AK8809的表面活性劑和/或牌號L-5566的表面活性劑，其中，AK8809的生產(chǎn)廠家為江蘇美思德化學股份有限公司，L-5566的生產(chǎn)廠家為邁圖高新材料(中國)有限公司。本發(fā)明中，所述胺類催化劑為本領(lǐng)域常規(guī)使用的胺類催化劑，較佳地為N,N-二甲基環(huán)己胺(PC-8)和/或牌號PT306的胺類催化劑，其中，PC-8和PT306的生產(chǎn)廠家均為空氣化工產(chǎn)品(中國)投資有限公司。本發(fā)明中，所述三聚催化劑為本領(lǐng)域常規(guī)使用的三聚催化劑，較佳地為牌號TMR-2的三聚催化劑和/或牌號TMR-4的三聚催化劑，其中，TMR-2和TMR-4的生產(chǎn)廠家均為空氣化工產(chǎn)品(中國)投資有限公司。本發(fā)明中，所述金屬類催化劑為本領(lǐng)域常規(guī)使用的金屬類催化劑，較佳地為二月桂酸二丁基錫(T-12)和/或辛酸亞錫(T-9)。本發(fā)明中，所述液體阻燃劑為本領(lǐng)域常規(guī)使用的液體阻燃劑，如磷酸三(1-氯-乙丙基)酯(TCPP)、磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)、磷酸三(1,3-二氯丙基)酯(TDCPP)、甲基磷酸二甲酯(DMMP)、乙基磷酸二乙酯(DEEP)、磷酸三乙酯(TEP)等，較佳地為TCPP和/或DEEP。本發(fā)明中，所述化學發(fā)泡劑為本領(lǐng)域常規(guī)使用的化學發(fā)泡劑，較佳地為去離子水。本發(fā)明中，所述HFC-245fa的生產(chǎn)廠家為霍尼韋爾(中國)有限公司。本發(fā)明中，所述多亞甲基多苯基多異氰酸酯為本領(lǐng)域常規(guī)使用的多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)，較佳地為牌號PM200的多亞甲基多苯基多異氰酸酯、牌號PM400的多亞甲基多苯基多異氰酸酯、牌號44V20的多亞甲基多苯基多異氰酸酯和牌號M20S的多亞甲基多苯基多異氰酸酯中的一種或多種，更佳地為牌號44V20的多亞甲基多苯基多異氰酸酯；其中，PM200和PM400的生產(chǎn)廠家均為煙臺萬華聚氨酯股份有限公司，44V20的生產(chǎn)廠家為德國拜爾公司，M20S的生產(chǎn)廠家為巴斯夫股份公司。本發(fā)明還提供了一種如上所述的環(huán)保型管道用聚氨酯原料組合物的使用方法，其包括以下步驟：將所述A組分與所述B組分按質(zhì)量比1：1.0～1：1.2攪拌混合后，即可。在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。本發(fā)明的積極進步效果在于：本發(fā)明的環(huán)保型管道用聚氨酯原料組合物具有優(yōu)異的耐低溫性能，其前期反應(yīng)速度慢，具有良好的流動性能，使用后制得的聚氨酯泡沫表面與基材粘接性能良好，且HFC-245fa單位用量降低、比目前市面所用同類原料成本低15％以上，可以廣泛應(yīng)用于低溫管道保溫工程中管道材料的制備。具體實施方式下面通過實施例的方式進一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規(guī)方法和條件，或按照商品說明書選擇。本發(fā)明下述各實施例中，聚醚多元醇A選用生產(chǎn)廠家為國都化工有限公司的SC-450，聚醚多元醇B選用生產(chǎn)廠家為國都化工有限公司的TD-400，聚醚多元醇C選用生產(chǎn)廠家為句容寧武新材料有限公司的NJ-305，表面活性劑選用生產(chǎn)廠家為江蘇美思德化學股份有限公司的AK8809和/或生產(chǎn)廠家為邁圖高新材料(中國)有限公司的L-5566，催化劑A選用生產(chǎn)廠家為空氣化工產(chǎn)品(中國)投資有限公司的PC-8和/或PT306，催化劑B選用生產(chǎn)廠家為空氣化工產(chǎn)品(中國)投資有限公司的TMR-2和/或TMR-4，催化劑C選用二月桂酸二丁基錫(T-12)和/或辛酸亞錫(T-9)，液體阻燃劑選用生產(chǎn)廠家為江蘇雅克化工有限公司的TCPP、TCEP、TDCPP、DMMP、DEEP和TEP中的一種或多種，化學發(fā)泡劑選用自制去離子水，物理發(fā)泡劑選用生產(chǎn)廠家為霍尼韋爾(中國)有限公司的HFC-245fa，多亞甲基多苯基多異氰酸酯選用生產(chǎn)廠家為煙臺萬華聚氨酯股份有限公司的PM200和PM400、德國拜爾公司的44V20和巴斯夫股份公司生產(chǎn)的M20S中的一種或多種。本發(fā)明下述各對比例中，聚醚多元醇選用生產(chǎn)廠家為山東藍星東大化工有限責任公司的SU-450L、SA380和DD380，表面活性劑選用生產(chǎn)廠家為贏創(chuàng)德固賽特種化學(上海)有限公司的B8545，催化劑選用生產(chǎn)廠家為空氣化工產(chǎn)品(中國)投資有限公司的PC-5、PC-8和PC-41，阻燃劑選用生產(chǎn)廠家為江蘇雅克化工有限公司的TCPP，化學發(fā)泡劑選用自制去離子水，物理發(fā)泡劑選用生產(chǎn)廠家為浙江三美化工股份有限公司的HCFC-141b。本發(fā)明下述效果實施例中，各性能測試數(shù)據(jù)所對應(yīng)使用的測試方法如下：乳白時間、凝膠時間和不粘時間均使用秒表目測；密度測試根據(jù)中國國家標準GB/T6343-1995《聚氨酯泡沫塑料的密度測試》進行；壓縮強度測試根據(jù)中國國家標準GB/T8813-2008《硬質(zhì)泡沫塑料壓縮性能的測定》進行；粘結(jié)強度測試是將100mm×100mm的鋼板放置模具底部，控制模具溫度40℃，將原料充分混合后倒入模具中，模具頂部覆蓋同樣尺寸鋼板，制備樣塊，將上下鋼板用鉤子掛住，使用萬能拉力試驗機進行測試，拉伸速度10mm/min，拉伸至泡沫破壞并記錄破壞時的拉力及破壞部位得到；導(dǎo)熱系數(shù)測試根據(jù)中國國家標準GB/T10295-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定熱流計法》進行；尺寸穩(wěn)定性測試根據(jù)中國國家標準GB/T6342-1996《泡沫塑料與橡膠線性尺寸的測定》進行。下述各例中，各原料組成表中所述份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。實施例1表1實施例1中A組分原料組成表將A組分原料按照表1規(guī)定比例倒入容器中，利用電動攪拌器混合均勻，即得A組分；B組分選用PM200；再將A組分與B組分按照質(zhì)量比1：1.0的比例倒入容器中，然后利用電動攪拌器攪拌8秒鐘，將混合均勻后的液體倒入恒溫25-35℃的模具中，關(guān)好模具，在恒溫30℃條件下放置0.4小時后打開模具，即得環(huán)保型聚氨酯管道材料。實施例2表2實施例2中A組分原料組成表SC-45050份TD-40030份NJ-30520份L-55662.5份PT3061.6份TMR-40.5份T-90.2份DEEP20份去離子水2.0份HFC-245fa17份將A組分原料按照表2規(guī)定比例倒入容器中，利用電動攪拌器混合均勻，即得A組分；B組分選用PM400；再將A組分與B組分按照重量比1：1.2的比例倒入容器中，然后利用電動攪拌器攪拌8秒鐘，將混合均勻后的液體倒入恒溫25-35℃的模具中，關(guān)好模具，在恒溫30℃條件下放置0.4小時后打開模具，即得環(huán)保型聚氨酯管道材料。實施例3表3實施例3中A組分原料組成表SC-45070份TD-40020份NJ-30510份AK88091.5份PT3061.0份TMR-41.0份T-120.3份TCPP35份去離子水2.3份HFC-245fa13份將A組分原料按照表3規(guī)定比例倒入容器中，利用電動攪拌器混合均勻，即得A組分；B組分選用M20S；再將A組分與B組分按照質(zhì)量比1：1.05的比例倒入容器中，然后利用電動攪拌器攪拌8秒鐘，將混合均勻后的液體倒入恒溫25-35℃的模具中，關(guān)好模具，在恒溫30℃條件下放置0.4小時后打開模具，即得環(huán)保型聚氨酯管道材料。實施例4表4實施例4中A組分原料組成表將A組分原料按照表4規(guī)定比例倒入容器中，利用電動攪拌器混合均勻，即得A組分；B組分選用44V20；再將A組分與B組分按照質(zhì)量比1：1.1的比例倒入容器中，然后利用電動攪拌器攪拌8秒鐘，將混合均勻后的液體倒入恒溫25-35℃的模具中，關(guān)好模具，在恒溫30℃條件下放置0.4小時后打開模具，即得環(huán)保型聚氨酯管道材料。對比例1(HCFC-141b管道)表5對比例1中A組分原料組成表SU-450L30份SA38025份DD38045份B85453.0份PC-50.2份PC-81.3份PC-410.7份TCPP30份去離子水1.8份HCFC-141b28份將A組分原料按照表5規(guī)定比例倒入容器中，利用電動攪拌器混合均勻，即得A組分；B組分選用44V20；再將A組分與B組分按照質(zhì)量比1：1.1的比例倒入容器中，然后利用電動攪拌器攪拌8秒鐘，將混合均勻后的液體倒入恒溫25-35℃的模具中，關(guān)好模具，在恒溫30℃條件下放置0.4小時后打開模具，即得HCFC-141b型聚氨酯管道材料。對比例2(HFC-245fa管道)表6對比例2中A組分原料組成表SU-450L30份SA38025份DD38045份B85453.0份PC-50.1份PC-81.5份PC-410.7份TCPP25份去離子水1.8份HFC-245fa30份將A組分原料按照表6規(guī)定比例倒入容器中，利用電動攪拌器混合均勻，即得A組分；B組分選用44V20；再將A組分與B組分按照質(zhì)量比1：1.1的比例倒入容器中，然后利用電動攪拌器攪拌8秒鐘，將混合均勻后的液體倒入恒溫25-35℃的模具中，關(guān)好模具，在恒溫30℃條件下放置0.4小時后打開模具，即得HFC-245fa型聚氨酯管道材料。效果實施例1將四個實施例及兩個對比例所得材料進行機械性能測試，所得結(jié)果見下表。表7實施例1～4及對比例1～2機械性能測試結(jié)果匯總表從上表中可以看出，本發(fā)明所得環(huán)保型聚氨酯管道材料的機械性能優(yōu)異，原料反應(yīng)時間與現(xiàn)有HCFC-141b體系基本一致，不會對生產(chǎn)造成影響；其泡沫的壓縮強度、泡沫與鋼板粘結(jié)強度、低溫導(dǎo)熱系數(shù)及低溫體積變化均比現(xiàn)有同類技術(shù)好，在現(xiàn)有產(chǎn)品質(zhì)量上也可以有一個較大的提升；更重要的是，本發(fā)明使用的HFC-245fa份數(shù)較少，在成本方面也有較大的下降空間，在其他組分成本相近的前提下，實施例4與對比例2相比約降低組合聚醚原料成本20-25％。當前第1頁1 2 3