專利名稱:硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及泡沫塑料技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體地說，涉及一種硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料具有良好的保溫性能和一定的強度，常用作冰箱、冷柜的保溫層。制備硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)方法是將組合聚醚的混合物(包括多元醇、水、催化劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑)與有機多異氰酸酯高壓混合，然后高壓注射至冰箱箱體中間夾層等特定區(qū)域。注料后，發(fā)泡劑在生成PU反應(yīng)產(chǎn)生的高溫下由液體轉(zhuǎn)化為氣體，產(chǎn)生大量氣泡，使聚氨酯聚合物生成蜂窩狀泡沫結(jié)構(gòu)，形成泡沫塑料。為了得到保溫性能優(yōu)良的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，在蒙特利爾協(xié)議書以前，常用F11作為發(fā)泡劑，但是，由于F11等CFCs破壞臭氧層或引起溫室反應(yīng)，現(xiàn)已禁止生產(chǎn)和使用，目前，主要的發(fā)泡劑有HCFC-141b、HFC-245fa、環(huán)戊烷、環(huán)/異戊烷等。HCFC-141b屬于逐步淘汰產(chǎn)品，環(huán)戊烷、環(huán)/異戊烷發(fā)泡是目前國際國內(nèi)最通用的發(fā)泡路線，因為其ODP＝0、GWP＝11，具有良好的環(huán)保性能，但其熱導(dǎo)率約為0.0116W/mK，遠(yuǎn)高于CFC-11(0.0077W/mK)、HCFC-141b(0.0097W/mK)，所以降低其熱導(dǎo)率一直是各冰箱廠家研究的重點。
為了降低環(huán)戊烷的熱導(dǎo)率以改善其絕熱性能，可以通過合適的發(fā)泡添加劑促進(jìn)多元醇與有機多異氰酸酯的反應(yīng)，生成細(xì)密均勻、密閉孔徑小的泡沫塑料，目前的一種方法是在發(fā)泡過程中加入成核添加劑，例如3M公司的6碳全氟烯烴，其主要成分是全氟己烯，沸點20-80℃，但采用該添加劑雖然能降低聚氨酯泡沫塑料的熱導(dǎo)率，可是該添加劑的GWP＝9000，溫室效應(yīng)明顯，不能滿足目前國際環(huán)保要求，因而會逐漸停止使用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用新型發(fā)泡添加劑制備硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)方法，有效地減少PU泡沫的密閉孔徑，提高泡沫塑料的保溫性能。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)方法，以多元醇與多異氰酸酯為原料，加上水、催化劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑反應(yīng)制備，包括以下步驟a)發(fā)泡劑與發(fā)泡添加劑以循環(huán)輸送泵循環(huán)混合；b)以多元醇與水、催化劑、穩(wěn)定劑混合制備組合聚醚；c)將發(fā)泡劑與發(fā)泡添加劑混合物與組合聚醚輸送至靜態(tài)混合器中混合；d)混合物與多異氰酸酯反應(yīng)發(fā)泡。
本發(fā)明的有益效果是1)新型發(fā)泡添加劑在PU發(fā)泡過程中不參與化學(xué)反應(yīng)，而是成為極其細(xì)微的晶核，能夠促使MDI(多異氰酸酯)與聚醚多元醇進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時更快形成細(xì)密、均勻、密閉的泡孔。相對于無晶核的發(fā)泡過程，PU泡沫的孔徑明顯減小，從而有效降低其泡沫體系的導(dǎo)熱系數(shù)，提高絕熱層的保溫性能。
2)發(fā)泡添加劑與環(huán)戊烷的混合是在大地罐中進(jìn)行，合理利用環(huán)戊烷發(fā)泡生產(chǎn)線的防爆安全體系，可解決由于發(fā)泡添加劑易揮發(fā)和有毒而帶來的生產(chǎn)和安全問題。
3)采用本發(fā)明的生產(chǎn)方法，配制的發(fā)泡料可以根據(jù)生產(chǎn)需要一邊配制一邊使用，滿足實時生產(chǎn)的需要。特別適合大規(guī)模、連續(xù)式冰箱生產(chǎn)。
下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是本發(fā)明采用新型發(fā)泡添加劑的發(fā)泡流程圖。
具體實施方式本發(fā)明的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)方法，所用原料為多異氰酸酯、組合聚醚、發(fā)泡劑和新型的發(fā)泡添加劑。組合聚醚包括多元醇、水、催化劑、穩(wěn)定劑等，組合聚醚主要成份是多種官能度為3~8、分子量1300以下的單體聚醚，常用的單體聚醚含有幾種下列的單體聚醚胺醚，甘油醇聚醚，蔗糖聚醚，甘露醇聚醚，山梨醇聚醚，甘油蔗糖聚醚，二甲苯胺聚醚，聚酯聚醚等。催化劑是各類胺類催化劑或三聚類催化劑等。發(fā)泡劑采用HCFC-141b、HFC-245fa、環(huán)戊烷、環(huán)/異戊烷都是可以的，新型的發(fā)泡添加劑是有機氟化合物，如3M公司的FA-188型發(fā)泡添加劑，具有ODP＝0、GWP值＜100，環(huán)保性好的優(yōu)點，采用本發(fā)明方法能有效提高現(xiàn)有聚氨酯(包括環(huán)戊烷、HCFC-141b、HFC-245fa體系)泡沫的絕熱保溫性能、降低其熱導(dǎo)率。
本發(fā)明的生產(chǎn)方法使用新型的發(fā)泡添加劑，首先，將上述的發(fā)泡劑與FA-188型發(fā)泡添加劑以循環(huán)輸送泵循環(huán)混合，使發(fā)泡添加劑以一定的份量(用量在其溶解度范圍內(nèi))與發(fā)泡劑溶解；再將混合物輸送到靜態(tài)混合器中，與組合聚醚(由多元醇與水、催化劑、穩(wěn)定劑混合制得)混合均勻，最后將混合物與多異氰酸酯反應(yīng)生成PU。
FA-188型添加劑具有毒性(暴露極限為6ppm 8h平均)、易揮發(fā)(沸點48℃、蒸氣壓0.355bar)，與HCFC-141b、HFC-245fa同為氟化合物，互溶性優(yōu)良，易于混合操作，循環(huán)混合后不存在分層、不溶等不良現(xiàn)象。但是該添加劑與烴類發(fā)泡劑(如環(huán)戊烷、環(huán)/異戊烷)的溶解度較小(僅17％左右)，與組合聚醚多元醇不溶，因此對于環(huán)戊烷發(fā)泡體系需反復(fù)多次循環(huán)混合。具體如圖1所示發(fā)泡添加劑按與環(huán)戊烷的一定比例份量經(jīng)由輸送泵送至環(huán)戊烷大地罐中，并由循環(huán)輸送泵反復(fù)進(jìn)行自身循環(huán)至少3次，使添加劑與環(huán)戊烷充分溶解、混合均勻，然后由輸送泵經(jīng)管道送至靜態(tài)混合器中，與此同時，配制好的組合聚醚也被輸送到該靜態(tài)混合器，三者混合均勻后經(jīng)由管道送至發(fā)泡生產(chǎn)線。該發(fā)泡添加劑在PU發(fā)泡過程中不參與化學(xué)反應(yīng)，而是成為極其細(xì)微的晶核，能夠促使MDI(多異氰酸酯)與聚醚多元醇進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時更快形成細(xì)密、均勻、密閉的泡孔。
環(huán)戊烷大地罐一般埋在地下，發(fā)泡添加劑與環(huán)戊烷的混合溶解在地下進(jìn)行，周邊不與人群接觸，泄露的可能性小，而且現(xiàn)場具有環(huán)戊烷的安全警報系統(tǒng)，報警裝置可在添加劑或環(huán)戊烷泄露時發(fā)出警報，能及時反映各種泄露險情，將風(fēng)險降到最低，有效確保了操作過程的安全可靠、簡便實用。同時，由于添加劑與組合聚醚不相溶，采用先將添加劑溶解于環(huán)戊烷，再與組合聚醚在靜態(tài)混合器中混合的方法可以形成穩(wěn)定的乳化體系。
本發(fā)明的發(fā)泡配方中各組分的質(zhì)量份數(shù)為100份的組合聚醚(包括多元醇、水、催化劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑)加12-16份的環(huán)戊烷，發(fā)泡添加劑0.6份~3.2份。(發(fā)泡添加劑與組合聚醚原料總質(zhì)量的比例為0.8％-3.2％)有機多異氰酸酯110~130份。在發(fā)泡添加劑、發(fā)泡劑、組合聚醚混合后，混合物進(jìn)入發(fā)泡生產(chǎn)線，與有機多異氰酸酯通過高壓發(fā)泡機的注射頭在110-160bar壓力下高壓混合發(fā)泡，其中自由泡密度23-27kg/m3，芯密度30~38kg/m3，發(fā)泡速度控制在CT5-10s(乳白時間)，GT60-75s(凝膠時間)，TFT75-95s(不粘時間)，發(fā)泡模具溫度控制在30~50℃，料溫18-25℃，工件表面溫度≥30℃。泡料被高壓注射至冰箱箱體中間夾層，經(jīng)過熟化烘道工序后，成型、脫模，得到發(fā)泡后的產(chǎn)品。脫模時間因產(chǎn)品大小、泡層厚度不同而在250-600s的范圍。
按100份的組合聚醚、118份有機多異氰酸酯配0.6~3.2份的添加劑，以環(huán)戊烷作發(fā)泡劑，按上述方法制得的PU泡沫的性能數(shù)據(jù)如下表
采用本發(fā)明方法生產(chǎn)的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，對于普通環(huán)戊烷體系，泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)K值由0.020-0.022W/mK降到0.018-0.020W/mK，下降率約10％。
權(quán)利要求
1 .硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)方法，以多元醇與多異氰酸酯為原料，加上水、催化劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑反應(yīng)制備，其特征在于包括以下步驟a)發(fā)泡劑與發(fā)泡添加劑以循環(huán)輸送泵循環(huán)混合；b)以多元醇與水、催化劑、穩(wěn)定劑混合制備組合聚醚；c)將發(fā)泡劑與發(fā)泡添加劑混合物與組合聚醚輸送至靜態(tài)混合器中混合；d)混合物與多異氰酸酯反應(yīng)發(fā)泡。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的泡沫塑料生產(chǎn)方法，其特征在于，所述發(fā)泡添加劑是ODP為0，GWP小于100的有機氟化合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求
2所述的泡沫塑料生產(chǎn)方法，其特征在于，所述發(fā)泡劑是環(huán)戊烷或環(huán)/異戊烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的泡沫塑料生產(chǎn)方法，其特征在于，所述發(fā)泡劑與發(fā)泡添加劑的混合方法是將發(fā)泡添加劑輸送至環(huán)戊烷大地罐中，由循環(huán)輸送泵循環(huán)混合二次或以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的泡沫塑料生產(chǎn)方法，其特征在于，所述發(fā)泡添加劑是3M公司的FA-188型發(fā)泡添加劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的泡沫塑料生產(chǎn)方法，其特征在于，循環(huán)輸送泵將發(fā)泡劑與發(fā)泡添加劑循環(huán)混合三次。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的泡沫塑料生產(chǎn)方法，其特征在于，包含多元醇的混合物與多異氰酸酯混合發(fā)泡的壓力范圍為110-160bar，混合料溫是18-25℃，發(fā)泡模具溫度是30-50℃。
專利摘要
本發(fā)明涉及硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)方法，以多元醇與多異氰酸酯為原料，加上水、催化劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑反應(yīng)制備，它包括以下步驟a)發(fā)泡劑與發(fā)泡添加劑以循環(huán)輸送泵循環(huán)混合；b)以多元醇與水、催化劑、穩(wěn)定劑混合制備組合聚醚；c)將發(fā)泡劑與發(fā)泡添加劑混合物與組合聚醚輸送至靜態(tài)混合器中混合；d)混合物與多異氰酸酯反應(yīng)發(fā)泡。采用本發(fā)明方法能夠促使多異氰酸酯與聚醚多元醇進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時更快形成細(xì)密、均勻、密閉的泡孔，相對于無晶核的發(fā)泡過程，PU泡沫的孔徑明顯減小，從而有效降低其泡沫體系的導(dǎo)熱系數(shù)，提高絕熱層的保溫性能。配制的發(fā)泡料可以根據(jù)生產(chǎn)需要一邊配制一邊使用，滿足實時生產(chǎn)的需要。特別適合大規(guī)模、連續(xù)式冰箱生產(chǎn)。
文檔編號C08K5/00GK1995109SQ200610200009
公開日2007年7月11日 申請日期2006年1月6日
發(fā)明者胡鋒, 胡哲, 吳振燾 申請人:廣東科龍電器股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan