專利名稱：無氟聚氨酯泡沫塑料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無氟聚胺酯泡沫塑料，尤其是指一種以高支化度、端羥基聚酯—聚醚多元醇為原料的無氟聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料。
聚胺酯泡沫塑料是新型的合成材料，又稱為聚氨基甲酸酯泡沫塑料。它是由異氰酸酯與含有羥基(OH)的聚酯樹脂為主要原料，加入催化劑、發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑等輔助材料，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)成型。
聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料具有良好的絕熱性能(即導(dǎo)熱系數(shù)低)和較強的結(jié)構(gòu)強度，具有容重低、隔音、防震、耐油、耐酸、耐堿、吸水率低、室溫化學(xué)穩(wěn)定性好等特點。
聚氨酯硬質(zhì)泡沫發(fā)展的速度很快，已廣泛應(yīng)用于建筑、交通運輸、石油化工、食品儲藏及家用器具等領(lǐng)域。由于加工簡單和具有優(yōu)良的低溫絕熱性，已作為獨特的低溫材料用于電冰箱、冷藏庫、冷庫的隔熱材料以及石油液化氣和化工冷凍設(shè)備、管道保溫、建筑工業(yè)申的隔墻板、屋頂及地板絕緣層材料等。
由于原料來源豐富，具有快速發(fā)泡固化的特點和良好的粘合力，因此可現(xiàn)場噴涂、就地澆注或預(yù)制成型，施工簡單，使用壽命長，而且具有防腐和阻火性，是目前保溫、保冷、節(jié)能的理想材料。
傳統(tǒng)的泡沫塑料的制作方法是以聚醚為原材料，以F11(3氟-氯甲烷)為發(fā)泡劑，由于在發(fā)硬泡過程申要釋放大量的氟里昂氣體，使大氣臭氧層遭到破壞，世界衛(wèi)生組織已提出無氟要求。94年我國和世界衛(wèi)生組織重獎我國化工部黎明化工研究院與沈陽石油化工廠合作搞出的半氟原材料制備聚氨酯保溫材料，在保護大氣臭氧層、減少人類生存環(huán)境破壞方面邁出了可喜的一步。但由于這種半氟的原材料是利用改性酚醛樹脂去改性Z1050聚醚，使之能溶解一定量的化學(xué)發(fā)泡劑，粘度比Z1050降低，但它的粘度仍然是影響它擴大使用的先決條件，也就是說，半氟的原材料及工藝無法解決無氟的各項技術(shù)難題，因此減氟量只有50％，遠達不到世界衛(wèi)生組織的要求。目前，國內(nèi)各冰箱廠相繼采用美國研制的141B(一氟二氯乙烷)來代替F11，雖然141B在發(fā)硬泡過程中釋放的含氟氣體比F11少得多，但141B的分子式中含有氟，其蒸汽中仍然存在氟的成份。
本發(fā)明的目的是提供一種無氟聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料，它采用無氟的聚合物為原料，加入無氟的發(fā)泡劑，不但解決了現(xiàn)有保溫材料的原料含氟和發(fā)泡過程中釋放氟的問題，而且可以保證泡沫制品的質(zhì)量。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的無氟聚氨酯泡沫塑料是以高支化度、端羥基聚酯—聚醚多元醇為原料，其中高支化度、端羥基聚酯—聚醚多元醇是采用脂肪族油脂和多元醇，在一定溫度下，在堿性催化劑存在下反應(yīng)合成，其工藝參數(shù)反應(yīng)溫度為80～240℃，反應(yīng)時間為2～8小時，反應(yīng)壓力為0～0.4mpa，再經(jīng)環(huán)氧丙烷接枝或在偶聯(lián)劑存在下與聚醚多元醇的混合制得；所合成的聚酯—聚醚多元醇在催化劑、化學(xué)發(fā)泡劑、勻泡劑存在下，與異氰酸酯反應(yīng)生成無氟聚氨酯泡沫塑料。
本發(fā)明采用如下三種配方(1)A組分聚酯—聚醚多元醇100份勻泡劑 2～5份發(fā)泡劑 3～5份催化劑三乙烯二胺 1.0～3.0份有機錫 0～0.5份B組分異氰酸酯指數(shù) 1.0～2.0(2)A組分聚酯—聚醚多元醇100份勻泡劑 2～5份發(fā)泡劑 3～5份催化劑油酸鉀 0.5～1.5份三聚催化劑 1.5～4.5份B組分異氰酸酯指數(shù)1.0～2.0(3)A組分聚酯—聚醚多元醇100份勻泡劑 2～5份發(fā)泡劑 3～5份催化劑三乙烯二胺 2～5份二甲基環(huán)乙胺0.5～1份B組分異氰酸酯指數(shù) 1.0～2.0本發(fā)明采用了一種高支化度、端羥基聚酯—聚醚多元醇為原材料，其主鏈是由含酯鍵即脂肪族油脂與多元醇酯化獲得。含醚鍵是由多元醇與氧化丙烯開環(huán)聚合而得，或在偶聯(lián)劑存在下使利用脂肪族油脂與多元醇通過酯化獲得的聚酯部門再與聚醚單體連結(jié)成大分子，從而引進足夠的醚鍵，因此能使利用該聚酯—聚醚制備的硬質(zhì)泡沫既具備聚酯制品的強度同時又具備聚醚的活性。
本發(fā)明中的化學(xué)發(fā)泡劑可以是水。
本發(fā)明的聚酯—聚醚多元醇由于酯鍵的存在，由此可獲得與化學(xué)發(fā)泡劑H2O的相溶性、與其他助劑的相溶性及長期貯存性，以及在分子結(jié)構(gòu)中有足夠量的長鏈段。因此，即使發(fā)泡劑采用水，在發(fā)泡過程中有大量縮二脲短硬鏈段的產(chǎn)物產(chǎn)生，也不能影響泡沫制品的柔韌性。
由于聚酯—聚醚多元醇中有足夠的醚鍵，由此它將保證其原材料的活性，從而達到室溫發(fā)泡。
本發(fā)明的反應(yīng)原理如下(1)含羥基化合物(如聚醚等)和異氰酸酯反應(yīng)生成氨基甲酸酯 這個反應(yīng)是制備各聚氨酯的基本化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)中除氫原子轉(zhuǎn)移的特點外，沒有小分子副產(chǎn)物析出。
(2)異氰酸酯與水反應(yīng)(發(fā)泡反應(yīng))異氰酸酯與水反應(yīng)生成不穩(wěn)定的氨基甲酸，隨即分解成胺同時放出二氧化碳 (3)異氰酸酯與胺反應(yīng) 反應(yīng)后生成脲的衍生物。然后再以一定速度與異氰酸酯反應(yīng)，最終生成縮二脲。
(4)異氰酸酯與氨基甲酸酯反應(yīng) 在較高溫度下，異氰酸酯與氨基甲酸反應(yīng)生成脲基甲酸酯。
(5)異氰酸酯與脲的衍生物反應(yīng)
異氰酸酯與脲的衍生物反應(yīng)生成縮二脲。
(6)與羥酸反應(yīng) 異氰酸酯與羥酸反應(yīng)和與水反應(yīng)相似，先是加成反應(yīng)形成酸酰胺，遇熱后分解而放出二氧化碳。
(7)與酰胺反應(yīng) (8)異氰酸酯本身自聚反應(yīng) 以手工澆注為例，無氟聚氨酯泡沫塑料的制作方法包括如下步驟(1)根據(jù)施工要求制作出合格模具；(2)脫模采用常用的脫模材料；(3)施工工藝將A組份料與B組份料按一定配比放入容器中混合，使用電動攪拌對混合料進行攪拌；
(4)溫度控制環(huán)境溫度在20℃以上料溫異氰酸酯25～30℃組合聚醚20～25℃模具溫度40～60℃一般澆注發(fā)泡時間控制在35～45秒，固化時間應(yīng)控制在60～100秒。
本發(fā)明的優(yōu)點是無論是原材料還是發(fā)泡劑中均不合有氟，因此在發(fā)泡過程中不會釋放氟里昂，達到無氟要求，保護了大氣臭氧層，保護了人類的生存環(huán)境，同時制作工藝簡單，縮短了工藝流程，降低了成本，是一種理想的冷庫、管道等的保溫材料。
下面提供三種配方的實施例以下實施例中，無氟聚氨酯泡沫塑料的原料為一種高支化度、端羥基聚酯—聚醚多元醇，采用脂肪族油脂和多元醇反應(yīng)。
其中脂肪族油脂可以是亞麻油或篦麻油。多元醇可以是淀粉及其衍生物、各種多元醇化合物或各種端羥基醚類?；瘜W(xué)發(fā)泡劑為水。
實施例1選用配方為A組分聚酯—聚醚多元醇100份勻泡劑 2份發(fā)泡劑 4份催化劑三乙烯二胺 1.0份有機錫 0.2份B組分異氰酸酯指數(shù) 1.0～2.0實施例2選用配方為A組分聚酯—聚醚多元醇 100份勻泡劑 5份發(fā)泡劑 4份催化劑油酸鉀 0.8份三聚催化劑 4.0份B組分異氰酸酯指數(shù) 1.0～2.0實施例3選用配方為A組分聚酯—聚醚多元醇 100份勻泡劑 4份發(fā)泡劑 5份催化劑三乙烯二胺 5份二甲基環(huán)乙胺 0.6份B組分異氰酸酯指數(shù) 1.0～2.0
權(quán)利要求
1.一種無氟聚氨酯泡沫塑料，是以高支化度、端羥基聚酯—聚醚多元醇為原料，其特征在于(1)所述的高支化度、端羥基聚酯—聚醚多元醇是采用脂肪族油脂和多元醇，在一定溫度下，在堿性催化劑存在下反應(yīng)合成，其工藝參數(shù)為反應(yīng)溫度80～240℃，反應(yīng)時間2～8小時，反應(yīng)壓力0～0.4mpa，再接枝環(huán)氧丙烷或在偶聯(lián)劑存在下與聚醚多元醇混合而成；(2)所合成的聚酯—聚醚多元醇在催化劑、化學(xué)發(fā)泡劑、勻泡劑存在下，與異氰酸酯反應(yīng)生成無氟聚氨酯泡沫塑料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無氟聚氨酯泡沫塑料，其特征在于可以采用如下三種配方(1)A組分聚酯—聚醚多元醇100份勻泡劑 2～5份發(fā)泡劑 3～5份催化劑三乙烯二胺 1.0～3.0份有機錫 0～0.5份B組分異氰酸酯指數(shù)1.0～2.0(2)A組分聚酯—聚醚多元醇100份勻泡劑 2～5份發(fā)泡劑 3～5份催化劑油酸鉀 0.5～1.5份三聚催化劑 1.5～4.5份B組分異氰酸酯指數(shù)1.0～2.0(3)A組分聚酯—聚醚多元醇100份勻泡劑 2～5份發(fā)泡劑 3～5份催化劑三乙烯二胺 2～5份二甲基環(huán)乙胺 0.5～1份B組分異氰酸酯指數(shù)1.0～2.0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無氟聚氨酯泡沫塑料，其特征在于所述的化學(xué)發(fā)泡劑是水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無氟聚氨酯泡沫塑料，其特征在于所述的脂肪族油脂可以是亞麻油或篦麻油。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無氟聚氨酯泡沫塑料，其特征在于所述的多元醇可以是淀粉及其衍生物、各種多元醇化合物或各種端羥基醚類。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以高支化度、端羥基聚酯-聚醚多元醇為原料的無氟聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料。其中高支化度、端羥基聚酯-聚醚多元醇是采用脂肪族油脂和多元醇，在一定溫度下，在堿性催化劑存在下反應(yīng)合成，再在催化劑、化學(xué)發(fā)泡劑、勻泡劑存在下，與異氰酸酯反應(yīng)生成無氟聚氨酯泡沫塑料。本發(fā)明不含氟，保護了大氣臭氧層，同時制作工藝簡單，成本低，是一種理想的冰箱、冷庫、管道等的保溫材料。
文檔編號C08G18/00GK1133853SQ9610079
公開日1996年10月23日 申請日期1996年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月12日
發(fā)明者邱連生, 米金林, 寧世福 申請人:邱連生, 米金林, 寧世福