戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚及其制备方法
阅读说明：本技术 戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚及其制备方法 (Pentane spraying type polyurethane combined polyether and preparation method thereof ) 是由 殷晓峰 王树庆 李金伟 李宗儒 于 2020-12-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚的制备及其应用方法。本发明所述的戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚,由聚醚多元醇A、聚酯多元醇B、聚醚多元醇C、聚醚多元醇D、催化剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、化学发泡剂、戊烷发泡剂组成。该组合聚醚与常规产品相比,解决了喷涂行业的发泡剂替代问题,替代后的阻燃问题与发泡粘度问题,该组合聚醚具有发泡剂环保,无ODS物质的特点,同时产品整体密度与综合成本低于常规141b类产品,产品综合性能满足GB50404-2017性能要求。(The invention relates to a preparation method and an application method of pentane spraying type polyurethane combined polyether. The pentane spraying type polyurethane combined polyether comprises polyether polyol A, polyester polyol B, polyether polyol C, polyether polyol D, a catalyst, a flame retardant, a foam stabilizer, a chemical foaming agent and a pentane foaming agent. Compared with the conventional product, the combined polyether solves the problems of the replacement of a foaming agent, the flame retardance after replacement and the foaming viscosity in the spraying industry, has the characteristics of environmental protection of the foaming agent and no ODS (ozone depleting substance), has lower overall density and comprehensive cost than the conventional 141b product, and meets the performance requirements of GB50404-2017 in terms of the comprehensive performance of the product.)
技术领域
本发明涉及聚氨酯硬泡技术领域，具体涉及一种戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚及其制备方法。
背景技术
聚氨酯泡沫塑料是目前所有隔热保温材料中的佼佼者，广泛用于供热管道、石油化工管道、交通运输、冰箱冰柜、建筑保温、航空军用等诸多方面。聚氨酯喷涂产品由于其发泡过程迅速，泡孔极其细腻，导热系数最低可达到0.020W/m·k(23℃)以下，保温性能极佳，同时由于其发泡过程附着在基材上面进行，与基材紧密胶黏，附着力良好，与基材的整体性能优异；加之喷涂施工过程加工工艺简单，施工方便，聚氨酯喷涂材料在建筑节能保温，冷库保冷方面的应用越来越广泛，市场前景广阔。
目前喷涂型组合聚醚的发泡剂多使用一氟二氯乙烷141b，该发泡剂对臭氧层的破坏是 CFC-113的1/10，但对臭氧层也会造成一定破坏，属于ODS物质。同时141b发泡剂的尺寸稳定性差于CFC-113，发泡倍率与泡沫物理性能下降较多，141b市场价格徘徊在25000元左右，综合成本较高。环戊烷、正戊烷、异戊烷等C5类发泡剂，发泡效果良好，对臭氧层无破坏，是聚氨酯行业优选的发泡剂替代方案，但该类型的发泡剂体系互溶性较差，同时闪点较低，属于易燃易爆物品，体系内加入戊烷后对泡沫的阻燃效果影响较大，目前无法在喷涂体系内使用。
近年来，聚氨酯喷涂行业发展迅速，但随着141b替代进程的推进，喷涂体系的发泡剂替代迫在眉睫，如果能使用戊烷类发泡，解决体系互溶性问题，解决体系的阻燃问题，解决体系粘度问题，借助戊烷类发泡剂成本优势与泡沫机械性能特点，研发戊烷喷涂型聚氨酯材料，会对聚氨酯市场形成积极的引导作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚，具有体系稳定透明、粘度低雾化好、阻燃效果优异的特点；本发明还提供其制备方法和应用。
本发明所述的戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚，由以下重量份数的原料组成：
聚醚多元醇A为使用蔗糖作为其中一种或者全部起始剂的聚醚多元醇，官能度为4.5-7.5、羟值为350-500mgKOH/g；优选山东一诺威新材料有限公司的INOVOL R5118G、INOVOL R8345。
聚醚多元醇C为使用乙二胺作为其中一种或者全部起始剂的聚醚多元醇，官能度为 3.5-4.5、羟值700-800mgKOH/g；优选山东一诺威新材料有限公司INOVOL R403。
聚醚多元醇D为使用甘油作为其中一种或者全部起始剂的聚醚多元醇，官能度为2.5-3.5、羟值为150-500mgKOH/g；优选山东一诺威新材料有限公司INOVOL C310、INOVOLC303。
聚酯多元醇B为苯酐聚酯多元醇，官能度为2-2.5，羟值为150-350mgKOH/g；优选山东一诺威聚氨酯股份有限公司的B175或斯泰潘化学有限公司的PS2352/2412。
催化剂为叔胺类耐水解催化剂与有机金属类催化剂的混合物。优选双(二甲氨基乙基) 醚(A1)、五甲基二乙烯三胺(PC5)、33％的三乙烯二胺溶液(A33)、三(二甲氨基丙基)六氢三嗪(PC41)、2-羟基-N,N,N-三甲基-1-丙胺甲酸盐(TMR-2)、异辛酸钾(CA50)的混合物，其混合质量比为1-4.2:1-2.5:1-3.5:1-2.5:0.3-1:1-3。
泡沫稳定剂为聚醚改性有机硅类表面活性剂，优选迈图高新材料有限公司的L5388或鑫锐化工的S1087。
阻燃剂为添加型卤代磷酸酯类阻燃剂的复配物，优选浙江万盛的TCPP和TEP按质量比 2.5-5:1复配的混合物。
化学发泡剂为水；戊烷发泡剂为环戊烷、异戊烷的一种或两种。
化学发泡剂与戊烷发泡剂的质量比为1.7-1.9:4.2-5.7。在该比例条件下，泡沫的阻燃与压缩性能达到最优平衡。
本发明所述的戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚的制备方法，包括以下步骤：
将聚醚多元醇A、聚酯多元醇B、聚醚多元醇C、聚醚多元醇D、硅油、催化剂、化学发泡剂、物理发泡剂依次混合，常温搅拌0.3-0.5h，得到戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚。
本发明所述的戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚的应用，作为戊烷喷涂型聚氨酯泡沫的A组分， B组分为多亚甲基多苯基异氰酸酯，在使用时，将A组分与B组分按照重量比100:100-130 混合进行喷涂，即得戊烷喷涂型聚氨酯泡沫。
本发明的戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚，通过聚醚多元醇与阻燃剂的搭配，提高戊烷发泡剂的溶解份数，解决了戊烷发泡剂的互溶性问题；通过TCPP与TEP的复配比例调整，提高阻燃效率，结合多元醇选取与催化体系复配，尽可能解决戊烷对泡沫阻燃性能的损耗；阻燃达标，体系透明不分层，让施工工艺简单的喷涂型组合聚醚有了使用戊烷替代的可能性，同时由于正戊烷与异戊烷发泡剂的使用，改善泡沫的尺寸变化率，从而使B2级体系的泡沫密度可以降低至35kg/m3，极大降低了喷涂施工的物料成本；而传统的141b型产品，在同时保证B2级阻燃和良好的机械性能的情况下，整体密度需要达到40kg/m3。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的多元醇复配体系提高了戊烷的互溶能力，在增大高阻燃聚酯用量的条件下，使戊烷溶解度达到6％，实现了将戊烷发泡剂用于低密度喷涂配方；
(2)本发明通过将戊烷发泡剂与化学发泡剂的比例进行综合搭配，既取得戊烷加入量对强度提高效率最高位值，又满足戊烷发泡剂对阻燃降低效率的最小值，在该比例区间内，喷涂聚氨酯泡沫密度可以降低至35kg/m3，极大降低了喷涂施工的物料成本，同时既能满足B2 级的阻燃需求，又能发挥戊烷发泡剂对体系尺寸稳定性的提升；
(4)本发明的戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚，具有发泡剂环保，无ODS物质的特点，得到的聚氨酯泡沫产品整体密度与综合成本低于常规141b类产品，产品综合性能满足GB50404-2017性能要求，解决了喷涂行业的发泡剂替代问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。实施例和对比例中所用原料均为市售产品。
实施例1
分别称量聚醚多元醇R5118G：35份；聚酯多元醇PS2352：45份；聚醚多元醇R403：10份；聚醚多元醇C310：10份；硅油L6688：2份；水：3.4份；A1：4份；PC5：2份； A33：2.7份；PC41：1.2份；TMR-2：0.4份；CA50：1.2份；TCPP：40份；TEP：20份；异戊烷：9.5份。
将称量好的原料依次加入反应釜中，在常温下搅拌0.5小时，取出进行检验，满足工艺参数，发出泡沫，即得戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚，从反应釜中取出装桶入库，作为A组分， A组分澄清透明。
将A组分和B组分(多亚甲基多苯基异氰酸酯)按A:B＝100:110重量配比混合进行喷涂，制成戊烷喷涂型聚氨酯泡沫，测试产品质量指标。
实施例2
分别称量聚醚多元醇R8345：40份；聚酯多元醇PS2412：20份，聚醚多元醇R403：5份；聚醚多元醇C310：35份；硅油S1087：2份；水：3.3份；A1：2份；PC5：2份；A33： 3份；PC41：2份；TMR-2：0.4份；CA50：2.1份；TCPP：60份；TEP：15份；异戊烷： 8.5份。
将称量好的原料依次加入反应釜中，在常温下搅拌0.5小时，取出进行检验，满足工艺参数，发出泡沫，即得戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚，从反应釜中取出装桶入库，作为A组分， A组分澄清透明。
将A组分和B组分(多亚甲基多苯基异氰酸酯)按A:B＝100:130重量配比混合进行喷涂，制成戊烷喷涂型聚氨酯泡沫，测试产品质量指标。
实施例3
分别称量聚醚多元醇R8345：5份；聚酯多元醇B175：85份，聚醚多元醇R403：5份；聚醚多元醇C310：5份；硅油S1087：2份；水：3.6份；A1：2份；PC5：2份；A33：3份； PC41：2份；TMR-2：0.9份；CA50：2.1份；TCPP：60份；TEP：20份；异戊烷：9份。
将称量好的原料依次加入反应釜中，在常温下搅拌0.5小时，取出进行检验，满足工艺参数，发出泡沫，即得戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚，从反应釜中取出装桶入库，作为A组分， A组分澄清透明。
将A组分和B组分(多亚甲基多苯基异氰酸酯)按A:B＝100:130重量配比混合进行喷涂，制成戊烷喷涂型聚氨酯泡沫，测试产品质量指标。
对比例1
分别称量聚醚多元醇R6207：50份；聚酯多元醇PS2352：30份；聚醚多元醇R403：10份；聚醚多元醇C310：10份；硅油L6688：2份；水：3.4份；A1：4份；PC5：2份；A33： 2.7份；PC41：1.2份；TMR-2：0.4份；CA50：1.2份；TCPP：40份；TEP：20份；异戊烷： 9.5份。
将称量好的原料依次加入反应釜中，在常温下搅拌0.5小时，取出进行检验，更换聚醚后，配方不透明。
对比例2
分别称量聚醚多元醇R5118G：35份；聚酯多元醇PS2352：45份；聚醚多元醇R403：10份；聚醚多元醇C310：10份；硅油L6688：2份；水：3.9份；A1：4份；PC5：2份； A33：2.7份；PC41：1.2份；TMR-2：0.4份；CA50：1.2份；TCPP：40份；TEP：20份；异戊烷：6.8份。
将称量好的原料依次加入反应釜中，在常温下搅拌0.5小时，取出进行检验，满足工艺参数，发出泡沫，即得戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚，从反应釜中取出装桶入库，作为A组分， A组分澄清透明。
将A组分和B组分(多亚甲基多苯基异氰酸酯)按A:B＝100:100重量配比混合进行喷涂，制成戊烷喷涂型聚氨酯泡沫，测试产品质量指标。
对比例3
分别称量聚醚多元醇R5118G：35份；聚酯多元醇PS2352：45份；聚醚多元醇R403：10份；聚醚多元醇C310：10份；硅油L6688：2份；水：3份；A1：4份；PC5：2份；A33： 2.7份；PC41：1.2份；TMR-2：0.4份；CA50：1.2份；TCPP：40份；TEP：20份；异戊烷： 11份。
将称量好的原料依次加入反应釜中，在常温下搅拌0.5小时，取出进行检验，满足工艺参数，发出泡沫，即得戊烷喷涂型聚氨酯组合聚醚，从反应釜中取出装桶入库，作为A组分， A组分澄清透明。
将A组分和B组分(多亚甲基多苯基异氰酸酯)按A:B＝100:100重量配比混合进行喷涂，制成戊烷喷涂型聚氨酯泡沫，测试产品质量指标。
对比例4
分别称量聚醚多元醇R5118G：35份；聚酯多元醇PS2352：45份；聚醚多元醇R403：10份；聚醚多元醇C310：10份；硅油L6688：2份；水：3.4份；A1：4份；PC5：2份； A33：2.7份；PC41：1.2份；TMR-2：0.4份；CA50：1.2份；TCPP：40份；TEP：20份； 141b：16份。
将称量好的原料依次加入反应釜中，在常温下搅拌0.5小时，取出进行检验，满足工艺参数，发出泡沫，即得喷涂型聚氨酯组合聚醚，从反应釜中取出装桶入库，作为A组分，A组分澄清透明。
将A组分和B组分(多亚甲基多苯基异氰酸酯)按A:B＝100:100重量配比混合进行喷涂，制成喷涂型聚氨酯泡沫，测试产品质量指标。
将实施例1-3和对比例1-4制备的戊烷喷涂型聚氨酯泡沫参考标准GB50404-2017进行能测试，其中粘结强度测试时断裂方式为从泡沫内部断裂。测试结果如表1所示。
表1实施例1-3和对比例1-4制备的戊烷喷涂型聚氨酯泡沫性能检测结果