本發(fā)明屬于發(fā)泡保溫材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于聚氨酯發(fā)泡的穩(wěn)定性戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑。

背景技術(shù)：

作為最受關(guān)注的世界六大合成材料之一，近年來(lái)聚氨酯（tpu）產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大。據(jù)《2016-2022年中國(guó)聚氨酯工業(yè)市場(chǎng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)與趨勢(shì)預(yù)測(cè)研究報(bào)告》：全球聚氨酯（tpu）產(chǎn)品產(chǎn)量已超過(guò)2100萬(wàn)噸，2018年預(yù)計(jì)將達(dá)到2860萬(wàn)噸，我國(guó)目前大約有2000家以上的聚氨酯泡沫企業(yè)，其中泡沫體系及非泡沫體系產(chǎn)品各占半壁江山，其巨大增長(zhǎng)潛力備受關(guān)注。

聚氨酯泡沫塑料是由聚醚多元醇和異氰酸酯在發(fā)泡劑作用下制得的泡沫制品，具有優(yōu)良的保溫性能、力學(xué)性能、電學(xué)性能、聲學(xué)性能和耐化學(xué)品性能，特別是具有優(yōu)異的絕熱性能，而廣泛應(yīng)用于冰箱、冰柜、熱水器、冷庫(kù)板、夾芯板、管道保溫、冷藏集裝箱、等絕熱保溫領(lǐng)域。在聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料生產(chǎn)過(guò)程中，目前常用的發(fā)泡劑主要是hcfc-141b、環(huán)戊烷、hfc-245fa和hfc-365mfc。三種發(fā)泡劑各自存在有缺點(diǎn)：在采用環(huán)戊烷時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮發(fā)泡劑安全性，同時(shí)制備的泡沫密度較高，且泡沫的尺寸穩(wěn)定性略差；在采用hfc-245fa制備泡沫時(shí)，組合料的溫度需適當(dāng)降低，一般15～18℃為佳；在采用hfc-365mfc制備泡沫時(shí)，同樣存在閃點(diǎn)問(wèn)題，發(fā)泡劑的安全性能不佳。hfc-245fa和hfc-365mfc的原料價(jià)格較高，制得的泡沫成本明顯增加。另一方面，為降低泡沫成本，改善泡沫的低導(dǎo)熱系數(shù)，將環(huán)戊烷與hfc-245fa做混合發(fā)泡劑的技術(shù)已有報(bào)道，但沒(méi)有提及泡沫配方技術(shù)。同時(shí)上述現(xiàn)有技術(shù)還存在以下共性的問(wèn)題：由于發(fā)泡劑的沸程較小，發(fā)泡時(shí)會(huì)受環(huán)境條件的影響較大，如地理環(huán)境，天氣條件(濕度)，影響泡沫的擴(kuò)散或發(fā)泡，也降低發(fā)泡的可操作性，最終影響泡沫的綜合性能。

近來(lái)人們關(guān)注氟氯烴對(duì)造成大氣中臭氧消耗的潛在性，這就導(dǎo)致迫切需要開發(fā)能夠替代氟氯烴發(fā)泡劑的反應(yīng)體系，這類替代材料是環(huán)境保護(hù)所能接受的，而且由其所制造的泡沫塑料在許多應(yīng)用領(lǐng)域中具有所必需地性能。此類替代性發(fā)泡劑包括含氫氯氟烴、含氫氟烴以及特別是烴類即烷烴和環(huán)烷烴類，如異丁烷、正戊烷、異戊烷、環(huán)戊烷以及其混合物。發(fā)泡中最具應(yīng)用價(jià)值的是環(huán)戊烷、正戊烷及異戊烷三種，統(tǒng)稱為戊烷類發(fā)泡劑，其由于在室溫下皆為液態(tài)，odp值均為零，gwp值很低，無(wú)毒，對(duì)環(huán)境影響極小而受到重視。冰箱箱體的隔熱保溫材料基本都是由戊烷類作為發(fā)泡劑，再結(jié)合組合聚醚與異氰酸酯完成發(fā)泡。然而現(xiàn)有環(huán)戊烷沸點(diǎn)高出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象，以及環(huán)戊烷本身對(duì)基體的溶解和侵蝕作用使泡沫塑料密度增加，發(fā)泡效果不理想。技術(shù)人員試圖通過(guò)其他戊烷來(lái)改善，但由于其不穩(wěn)定性和難以均勻分散，在如何組合、如何存儲(chǔ)以及如何使用方面并不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種用于聚氨酯發(fā)泡的穩(wěn)定性戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑，其顯著的特性是解決了戊烷發(fā)泡劑的存儲(chǔ)穩(wěn)定性、分散均勻性和發(fā)泡穩(wěn)定性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

一種用于聚氨酯發(fā)泡的穩(wěn)定性戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑，其特征在于：其組分按重量份包括：環(huán)戊烷11~19份、正戊烷16~28份、異戊烷23~36份、油酸0.5~5份、去離子水31~47份、乳化劑0.5~2份；

所述乳化劑選自三甲基十六烷基溴化銨、二甲基環(huán)己胺、五甲基二亞乙基撐三胺、三乙烯二胺、六氫三嗪中的至少一種；

所述一種用于聚氨酯發(fā)泡的穩(wěn)定性戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑，其制備工藝方案是：按照設(shè)計(jì)配方稱取環(huán)戊烷、正戊烷、異戊烷并機(jī)械攪拌混合5min，加入油酸和乳化劑，攪拌10~20min，最后加入去離子水，進(jìn)入均質(zhì)機(jī)在氮?dú)獗Ｗo(hù)低溫下進(jìn)行均質(zhì)處理后，裝罐備用，即得所述戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑。

優(yōu)選的，所述均質(zhì)機(jī)為長(zhǎng)頸閥均質(zhì)機(jī)。

優(yōu)選的，所述低溫控制在以4-8℃。使體系在液體狀態(tài)下反應(yīng)，同時(shí)防止乳化體系破壞。

一種用于聚氨酯發(fā)泡的穩(wěn)定性戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑，其顯著的特性是通過(guò)將多種戊烷與油酸乳化，并輔助水，克服了戊烷易燃、易爆、不易存儲(chǔ)的缺陷，使得戊烷類發(fā)泡劑在聚氨酯發(fā)泡原料中具有均勻的溶解分散性；戊烷與水結(jié)合，形成化學(xué)發(fā)泡和物理發(fā)泡共同作用，發(fā)泡均勻穩(wěn)定，泡沫尺寸穩(wěn)定、高溫導(dǎo)熱系數(shù)低。

一個(gè)典型的實(shí)施例，按照上述工藝生產(chǎn)的戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑。用于制備聚酯泡沫塑料，泡沫的耐低溫性能有較大幅度的提高，聚酯泡沫塑料的體系熱導(dǎo)率降低，同時(shí)泡沫抗壓強(qiáng)度更高，可降低泡沫整體密度8-10％，泡沫性能優(yōu)于純環(huán)戊烷體系；本發(fā)明的另一意義在于為異戊烷的應(yīng)用開辟了一條新的捷徑，消除了戊烷單獨(dú)使用的安全壓力，有利于戊烷系混合發(fā)泡劑的大面積推廣應(yīng)用。

一種用于聚氨酯發(fā)泡的穩(wěn)定性戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其突出的特點(diǎn)和有益效果為：

1、本發(fā)明通過(guò)多種戊烷組合與油酸乳化，使得戊烷發(fā)泡劑存儲(chǔ)穩(wěn)定，克服了戊烷易燃、易爆不易存儲(chǔ)的缺陷，使得戊烷類發(fā)泡劑在聚氨酯發(fā)泡中易于均勻分散，發(fā)泡穩(wěn)定，相較于純戊烷，其存儲(chǔ)安全性、發(fā)泡均勻穩(wěn)定性大幅提升。

2、本發(fā)明乳化發(fā)泡劑使得環(huán)保戊烷發(fā)泡劑易于大面積推廣使用，與水復(fù)合乳化，形成化學(xué)發(fā)泡和物理發(fā)泡共同作用，提高發(fā)泡能力，通過(guò)多種戊烷組合與油酸通過(guò)在發(fā)泡劑中添加乳化劑，使戊烷類乳化在水中，所制得的聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料較普通戊烷發(fā)泡的泡沫塑料的低溫尺寸穩(wěn)定性好、泡沫尺寸穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)低、發(fā)泡制品強(qiáng)度高。

3、避免單一戊烷的劣勢(shì)。例如，環(huán)戊烷沸點(diǎn)高出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象，以及環(huán)戊烷本身對(duì)基體的溶解和侵蝕作用使泡沫塑料密度增加。

4、本發(fā)明穩(wěn)定性戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑，成本低，制備工藝簡(jiǎn)單，適合規(guī)?；苽渫茝V。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本發(fā)明上述方法思想的情況下,根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更,均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

實(shí)施例1

一種用于聚氨酯發(fā)泡的穩(wěn)定性戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑，其組分包括：環(huán)戊烷19份、正戊烷16份、異戊烷23份、油酸0.5份、水42份、乳化劑0.5份。

按照設(shè)計(jì)配方稱取環(huán)戊烷、正戊烷、異戊烷并機(jī)械攪拌混合5min，加入油酸和乳化劑，攪拌10~20min，最后加入去離子水，進(jìn)入長(zhǎng)頸閥均質(zhì)機(jī)在氮?dú)獗Ｗo(hù)4-6℃低溫下進(jìn)行均質(zhì)處理后，裝罐備用，即得所述戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑。

將上述發(fā)泡劑應(yīng)用于聚氨酯發(fā)泡，取白料8kg、黑料8kg，與本發(fā)明發(fā)泡劑，加入攪拌釜中，原料粘度約為2000cp，以1000rad/s的速度攪拌混合料，30s后，停止攪拌，停放，讓混合料自行發(fā)泡，起發(fā)90s后，將其注入上述不銹鋼模具中，合模反應(yīng)，120s后反應(yīng)完全，聚氨酯發(fā)泡料填滿整個(gè)模具，開啟模具，出料的發(fā)泡制品。發(fā)泡的聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料。具體聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料指標(biāo)如下：

壓縮強(qiáng)度：28mpa

密度：32-40kg/m3；

導(dǎo)熱系數(shù)：100℃，溫差80℃條件下，≤0.031mw/m·k；

尺寸穩(wěn)定性：-20℃，24h：≤0.5％；100℃，24h：≤1.0％；

閉孔率：≥92％。

實(shí)施例2

一種用于聚氨酯發(fā)泡的穩(wěn)定性戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑，其組分包括：環(huán)戊烷14份、正戊烷20份、異戊烷28份、油酸2.5份、水34份、乳化劑1.5份。

按照設(shè)計(jì)配方稱取環(huán)戊烷、正戊烷、異戊烷并機(jī)械攪拌混合5min，加入油酸和乳化劑，攪拌10~20min，最后加入去離子水，進(jìn)入均質(zhì)機(jī)在氮?dú)獗Ｗo(hù)低溫下進(jìn)行均質(zhì)處理后，裝罐備用，即得所述戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑。

將上述發(fā)泡劑應(yīng)用于聚氨酯發(fā)泡，其配方包括：多元醇或多元醇的混合物38wt%；所述戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑6wt%；聚合物mdi56wt%。

制備時(shí)，將上述多元醇和戊烷系發(fā)泡劑投入到容器內(nèi)攪拌均勻，得到發(fā)泡劑組合聚醚，再于與異氰酸酯反應(yīng)，發(fā)泡的聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料。具體聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料指標(biāo)如下：

壓縮強(qiáng)度：24mpa

密度：32-40kg/m3；

導(dǎo)熱系數(shù)：100℃，溫差80℃條件下，≤0.030mw/m·k；

尺寸穩(wěn)定性：-20℃，24h：≤0.5％；100℃，24h：≤1.0％；

閉孔率：≥90％。

實(shí)施例3

一種用于聚氨酯發(fā)泡的穩(wěn)定性戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑，其組分包括：環(huán)戊烷11份、正戊烷28份、異戊烷23份、油酸5份、水31份、乳化劑2份。

按照設(shè)計(jì)配方稱取環(huán)戊烷、正戊烷、異戊烷并機(jī)械攪拌混合5min，加入油酸和乳化劑，攪拌10~20min，最后加入去離子水，進(jìn)入均質(zhì)機(jī)在氮?dú)獗Ｗo(hù)低溫下進(jìn)行均質(zhì)處理后，裝罐備用，即得所述戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑。

將上述發(fā)泡劑應(yīng)用于聚氨酯發(fā)泡，其配方包括：多元醇或多元醇的混合物40wt%；所述戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑5wt%；聚合物mdi55wt%。

制備時(shí)，將上述多元醇和戊烷系發(fā)泡劑投入到容器內(nèi)攪拌均勻，得到發(fā)泡劑組合聚醚，再于與異氰酸酯反應(yīng)，發(fā)泡的聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料。具體聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料指標(biāo)如下：

壓縮強(qiáng)度：25mpa

密度：32-40kg/m3；

導(dǎo)熱系數(shù)：100℃，溫差80℃條件下，≤0.041mw/m·k；

尺寸穩(wěn)定性：-20℃，24h：≤0.5％；100℃，24h：≤1.0％；

閉孔率：≥89％。

實(shí)施例4

一種用于聚氨酯發(fā)泡的穩(wěn)定性戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑，其組分包括：環(huán)戊烷15份、正戊烷23.5份、異戊烷36份、油酸1.5份、水31份、乳化劑1份。

按照設(shè)計(jì)配方稱取環(huán)戊烷、正戊烷、異戊烷并機(jī)械攪拌混合5min，加入油酸和乳化劑，攪拌10~20min，最后加入去離子水，進(jìn)入均質(zhì)機(jī)在氮?dú)獗Ｗo(hù)低溫下進(jìn)行均質(zhì)處理后，裝罐備用，即得所述戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑。

將上述發(fā)泡劑應(yīng)用于聚氨酯發(fā)泡，其配方包括：多元醇或多元醇的混合物39wt%；所述戊烷系環(huán)保發(fā)泡劑7wt%；聚合物mdi54wt%。

制備時(shí)，將上述多元醇和戊烷系發(fā)泡劑投入到容器內(nèi)攪拌均勻，得到發(fā)泡劑組合聚醚，再于與異氰酸酯反應(yīng)，發(fā)泡的聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料。具體聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料指標(biāo)如下：

壓縮強(qiáng)度：22mpa

密度：32-40kg/m3；

導(dǎo)熱系數(shù)：100℃，溫差80℃條件下，≤0.030mw/m·k；

尺寸穩(wěn)定性：-20℃，24h：≤0.5％；100℃，24h：≤1.0％；

閉孔率：≥93％。