聚醚组合物、以其为原料的聚氨酯硬泡及其制备方法
阅读说明：本技术 聚醚组合物、以其为原料的聚氨酯硬泡及其制备方法 (Polyether composition, polyurethane rigid foam using polyether composition as raw material and preparation method of polyurethane rigid foam ) 是由 任浩军 李玉博 于 2021-08-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种聚醚组合物,其原料包括官能度为6-8,羟值450-600第一聚醚多元醇,官能度为5-6,羟值20-40的第二聚醚多元醇和聚酯多元醇。本发明还公开了一种聚氨酯硬泡,其原料包括上述聚醚组合物和异氰酸酯。本发明还公开了上述聚氨酯硬泡的制备方法。本发明所提供的聚氨酯泡沫由于使用了特定的聚醚多元醇组合,使得最终得到聚氨酯泡沫的不仅具有较高的机械强度,同时具有良好的韧性；本发明制备方法简单便捷,节省工期。(The invention discloses a polyether composition, which comprises raw materials of a first polyether polyol with the functionality of 6-8 and the hydroxyl value of 450-600, a second polyether polyol with the functionality of 5-6 and the hydroxyl value of 20-40 and a polyester polyol. The invention also discloses a polyurethane rigid foam, which comprises the polyether composition and isocyanate as raw materials. The invention also discloses a preparation method of the polyurethane rigid foam. The polyurethane foam provided by the invention uses the specific polyether polyol combination, so that the finally obtained polyurethane foam not only has higher mechanical strength, but also has good toughness; the preparation method is simple and convenient, and the construction period is saved.)
技术领域
本发明涉及聚氨酯硬泡合成技术领域，具体涉及聚醚组合物、以其为原料的聚氨酯硬泡及其制备方法。
背景技术
随着经济的高速发展，国民体育娱乐需求强劲，我国普通百姓进行体育场馆竞技、娱乐的机会也越来越多，我国逐渐由体育大国转型为体育强国。为了满足我国体育事业的发展以及群众对高水平、高质量体育场馆的需求，我国建筑企业在国家政策和社会需求的号召下，逐渐开始重视体育场馆建设过程中先进节能环保材料的使用。室内冰雪场馆由于其中环境的特殊性对于能源消耗尤为突出，为了降低能源的消耗，节能设计已在越来越多的设计中应用。
聚氨酯材料由于其优异的保温性能，力学性能和耐化学品性能，已广泛应用与家电，建筑，生鲜运输等各领域保温。聚氨酯喷涂发泡，能够直接和墙面地面保温板结合，施工速度快，整体性好，可以大大提高了建筑的保温性能。但是现有技术中还并没有专门应用于雪道的聚氨酯硬泡，这是由于常规用于冷库地面的高强度聚氨酯硬泡，其强度依然不能够达到雪道荷载大于650kg/m2的要求，同时其韧性也不能满足雪道铺设的需求。
发明内容
为此，本发明的所要解决的技术问题是现有聚氨酯硬泡无法满足雪道强度和韧性要求的缺陷，进而提供一种聚醚组合物、以其为原料的聚氨酯硬泡及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种聚醚组合物，以质量份数计，包括，
第一聚醚多元醇 20-40份；
第二聚醚多元醇 20-40份；
聚酯多元醇20-40份；
所述第一聚醚多元醇官能度为6-8，羟值450-600；
所述第二聚醚多元醇官能度为5-6，羟值20-40。
进一步地，所述聚酯多元醇官能度为2，羟值200-300。
进一步地还包括5-10质量份的物理发泡剂、1.5-2质量份的水、4-8质量份的催化剂和5-10质量份的交联剂。
优选地，所述交联剂包括丙三醇和三乙醇胺中的至少一种；和/或，
所述催化剂为胺类和有机金属催化剂中的至少一种，所述胺类催化剂包括双(二甲氨基乙基)醚、三亚乙基二胺、三(二甲氨基丙基)六氢三嗪中的至少一种，所述有机金属催化剂包括辛酸钾和二月硅酸二丁基锡中的至少一种；和/或，
所述物理发泡剂为五氟丙烷。
进一步地，还包括0.5-2质量份的泡沫稳定剂和/或10-40质量份的阻燃剂。
优选地，所述泡沫稳定剂为聚二甲基硅氧烷-氧化烯烃共聚物；和/或，
所述阻燃剂为磷酸三乙酯，三(氯异丙基)磷酸酯，三(氯乙基)磷酸酯中的至少一种。
上述原料充分混合记得聚醚组合物，所述混合条件为，混合时间0.5-1h，混合温度15-20℃
本发明还提供一种聚氨酯硬泡，按照重量份数计，包括上述的聚醚组合物和异氰酸酯，所述聚醚组合物和异氰酸酯的重量比为1:1，所述聚醚组合物和聚氨酯独立存放。
进一步地，所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基异氰酸酯，NCO质量分数(即异氰酸酯中的异氰酸酯基团的质量分数)为30-32％。
本发明还提供一种聚氨酯硬泡的制备方法，包括如下步骤：将权利要求7或8所述的聚氨酯硬泡混合均匀，发泡成型，即得。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明所提供的聚醚组合物限定使用了官能度为6-8，羟值450-600的第一聚醚多元醇和官能度为5-6，羟值20-40第二聚醚多元醇，在后续制备聚氨酯硬泡时，第一聚醚多元醇和其余原料更容易形成交联网络，使得制得的聚氨酯硬泡中含有大量环状结构，同时第二聚醚多元醇引入柔顺的长链结构和第一聚醚多元醇进行互补。
2、本发明所提供的聚氨酯硬泡时，其中含有的环状结构属于刚性结构，在聚氨酯内部难以旋转，所以能够增加聚合物的硬度，但同时也会导致脆性的增加；而第二聚醚多元醇引入柔顺的长链结构的引入能改善这个问题，能够提高材料的弹性和柔软度，使得最终得到聚氨酯泡沫的不仅具有较高的机械强度，同时具有良好的韧性。
3、本发明制备方法混合均匀后发泡成型即可，施工方式简单便捷，节省工期；采用环保型发泡剂，不会释放ODS物质破坏大气层，同时相比全水发泡体系又能具有更好的保温效果，节约能源。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
本发明所使用的聚醚多元醇均为佳化化学股份有限公司生产，其中：
聚醚多元醇4190，官能度7，羟值为490
聚醚多元醇6482，官能度7，羟值为480
聚醚多元醇8046，官能度7，羟值为460
聚醚多元醇6028，官能度6，羟值28
聚醚多元醇8360官能度4.5，羟值360
聚醚多元醇310官能度3，羟值160。
使用的聚酯多元醇均为南京斯泰潘公司生产，其中：
聚酯多元醇3152，官能度2.2，羟值315
聚酯多元醇2412，官能度2.2，羟值240
所使用的泡沫稳定剂为江苏美思德化学股份有限公司生产的聚二甲基硅氧烷-氧化烯烃共聚物，产品型号为泡沫稳定剂8860和泡沫稳定剂M8193。
所使用的阻燃剂为佳化化学股份有限公司生产的三(氯异丙基)磷酸酯和三(氯乙基)磷酸酯，磷酸三乙酯由江苏常余化工有限公司生产；
使用的物理发泡剂五氟丙烷为霍尼韦尔公司生产的HFC-245fa；
所使用的催化剂为空气化工公司生产的双(二甲氨基乙基)醚、三亚乙基二胺、三(二甲氨基丙基)六氢三嗪、辛酸钾和二月硅酸二丁基锡。
使用的异氰酸酯为万华化学公司生产的PM200型号的多苯基多亚甲基异氰酸酯，NCO质量份数为31％。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
本实施例提供一种聚醚组合物，原料为：
20kg聚醚多元醇4190、40kg聚醚多元醇6028和30kg聚酯多元醇2412、10kg丙三醇、2kg泡沫稳定剂8860、1.7kg水、0.5kg双(二甲氨基乙基)醚、0.7kg三亚乙基二胺、1.5kg三(二甲氨基丙基)六氢三嗪、0.4kg辛酸钾、0.1kg二月硅酸二丁基锡、30kg三(氯异丙基)磷酸酯、15kg磷酸三乙酯、6kg五氟丙烷。
具体制备方法如下：
将各原料混合，在20℃条件下搅拌0.5h即制得聚醚组合物；
本实施例还提供一种聚氨酯硬泡，原料为：
156.4kg上述聚醚组合物和156.4kg异氰酸酯。
具体制备方法如下：
使用高压喷涂机将聚醚组合物和异氰酸酯混合喷涂于场馆地面发泡成型，得到聚氨酯硬泡。
实施例2
本实施例提供一种聚醚组合物，原料为：
30kg聚醚多元醇6482、30kg聚醚多元醇6028、35kg聚酯多元醇2412、5kg三乙醇胺、2kg泡沫稳定剂M8193、1.8kg水、0.4kg双(二甲氨基乙基)醚、0.7kg三亚乙基二胺、1.2kg三(二甲氨基丙基)六氢三嗪、0.4kg辛酸钾、0.1kg二月硅酸二丁基锡、30kg三(氯乙基)磷酸酯，10kg磷酸三乙酯、5kg五氟丙烷。
具体制备方法如下：
将各原料混合，在15℃条件下搅拌1h即制得聚醚组合物；
本实施例还提供一种聚氨酯硬泡，原料为：
151.6kg上述聚醚组合物和151.6kg异氰酸酯。
具体制备方法如下：
使用高压喷涂机将聚醚组合物和异氰酸酯混合喷涂于场馆地面发泡成型，得到聚氨酯硬泡。
实施例3
本实施例提供一种聚醚组合物，原料为：
40kg聚醚多元醇8046、35kg聚醚多元醇6028、20kg聚酯多元醇3152、10kg丙三醇、2kg泡沫稳定剂8860、1.5kg水、0.7kg双(二甲氨基乙基)醚、0.4kg三亚乙基二胺、1kg三(二甲氨基丙基)六氢三嗪、0.5kg辛酸钾、0.2kg二月硅酸二丁基锡、10kg三(氯异丙基)磷酸酯、25kg三(氯乙基)磷酸酯，15kg磷酸三乙酯、7kg五氟丙烷。
具体制备方法如下：
将各原料混合，在18℃条件下搅拌0.8h即制得聚醚组合物；
本实施例还提供一种聚氨酯硬泡，原料为：
168.3kg上述聚醚组合物和168.3kg异氰酸酯。
具体制备方法如下：
使用高压喷涂机将聚醚组合物和异氰酸酯混合喷涂于场馆地面发泡成型，得到聚氨酯硬泡。
对比例1
本对比例提供一种聚醚组合物，和实施例3的区别在于，使用聚醚多元醇8360替代聚醚多元醇8046，原料为：
40kg聚醚多元醇8360、35kg聚醚多元醇6028、20kg聚酯多元醇3152、10kg丙三醇、2kg泡沫稳定剂8860、1.5kg水、0.7kg双(二甲氨基乙基)醚、0.4kg三亚乙基二胺、1kg三(二甲氨基丙基)六氢三嗪、0.5kg辛酸钾、0.2kg二月硅酸二丁基锡、10kg三(氯异丙基)磷酸酯、25kg三(氯乙基)磷酸酯，15kg磷酸三乙酯、7kg五氟丙烷。
具体制备方法如下：
将各原料混合，在18℃条件下搅拌0.8h即制得聚醚组合物；
本对比例还提供一种聚氨酯硬泡，原料为：
168.3kg上述聚醚组合物和168.3kg异氰酸酯。
具体制备方法如下：
使用高压喷涂机将聚醚组合物和异氰酸酯混合喷涂于场馆地面发泡成型，得到聚氨酯硬泡。
对比例2
本对比例提供一种聚醚组合物，和实施例2的区别在，使用聚醚多元醇310替代聚醚多元醇6028，原料为：
30kg聚醚多元醇6482、30kg聚醚多元醇310、35kg聚酯多元醇2412、5kg三乙醇胺、2kg泡沫稳定剂M8193、1.8kg水、0.4kg双(二甲氨基乙基)醚、0.7kg三亚乙基二胺、1.2kg三(二甲氨基丙基)六氢三嗪、0.4kg辛酸钾、0.1kg二月硅酸二丁基锡、30kg三(氯乙基)磷酸酯，10kg磷酸三乙酯、5kg五氟丙烷。
具体制备方法如下：
将各原料混合，在15℃条件下搅拌1h即制得聚醚组合物；
本实施例还提供一种聚氨酯硬泡，原料为：
151.6kg上述聚醚组合物和151.6kg异氰酸酯。
具体制备方法如下：
使用高压喷涂机将聚醚组合物和异氰酸酯混合喷涂于场馆地面发泡成型，得到聚氨酯硬泡。
试验例
将实施例和对比例制成的聚氨酯泡沫进行测试，结果见表1所示：
表1聚氨酯泡沫的性能测试结果
如上表所示，对比例1中使用聚醚多元醇8360替代(官能度4.5，羟值360)，其官能度和羟值均低于聚醚多元醇8046，在制备聚氨酯泡沫的过程中，和8046相比，其反应过程中不能够提供足够的刚性环状结构和柔顺的长链，得到的聚氨酯硬泡压缩强度较差；对比例2在实施例2的基础上使用聚醚多元醇310(官能度3，羟值160)替代聚醚多元醇6028，其反应过程中虽有柔顺的长链但是没有足够的刚性交联网络，得到的聚氨酯泡沫压缩强度和弯曲强度都不足。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。