發泡劑組合物和聚氨酯硬質泡沫的製作方法

2023-06-11 10:23:11 2

本發明涉及發泡保溫材料
技術領域：
，特別是涉及一種發泡劑組合物和聚氨酯硬質泡沫。
背景技術：
：傳統冰箱箱體的隔熱保溫材料基本都是由環戊烷單獨作為發泡劑，再結合組合聚醚與異氰酸酯完成發泡，形成的聚氨酯硬質泡沫的密度高，導熱係數相對也高，並且很難通過對配方的調整實現降低密度和導熱係數。目前，部分冰箱採用多組份物理髮泡劑，如其它烷烴類進行合適比例的混合，從而達到降低泡沫導熱係數及產品灌注量目的。但泡沫整體導熱係數仍然偏高，整機能耗仍較高，產品競爭力低。技術實現要素：本發明第一方面的一個目的在於至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種能夠降低冰箱隔熱保溫發泡層的密度和導熱係數的發泡劑組合物。本發明第二方面的一個目的是要提供一種導熱係數低的聚氨酯硬質泡沫。按照本發明的第一方面，提供了一種發泡劑組合物，其包含：環戊烷8～10質量份；異戊烷4～6質量份；以及245fa9～11質量份。可選地，所述發泡劑組合物包含：環戊烷9質量份；異戊烷5質量份；以及245fa10質量份。按照本發明的第二方面，提供了一種聚氨酯硬質泡沫，其包含：聚醚多元醇100質量份；異氰酸酯143～145質量份；以及如前任一所述的發泡劑組合物23～25質量份。可選地，所述聚氨酯硬質泡沫包含：組合聚醚100質量份；異氰酸酯144質量份；以及如前任一所述的發泡劑組合物24質量份。可選地，所述組合聚醚由以下原料混合製成：平均官能度為4.8～5.0、羥值為400～450mgKOH/g的聚醚多元醇58～62質量份；平均官能度為3.6～3.8、羥值為470～480mgKOH/g的聚醚多元醇28～32質量份；交聯劑R350X4～6質量份；泡沫穩定劑1～3質量份；水0.8～1質量份；複合催化劑1.2～1.4質量份；以及阻燃劑7～9質量份。可選地，所述組合聚醚由以下原料混合製成：平均官能度為4.9、羥值為400～450mgKOH/g的聚醚多元醇60質量份；平均官能度為3.7、羥值為470～480mgKOH/g的聚醚多元醇30質量份；交聯劑R350X5質量份；泡沫穩定劑2質量份；水0.9質量份；複合催化劑1.3質量份；以及阻燃劑8質量份。可選地，所述複合催化劑為叔胺類與有機錫的複合催化劑；所述泡沫穩定劑為有機矽化合物；所述阻燃劑為有機磷酸酯類。本發明對發泡劑的配方進行了改進，在環戊烷的基礎上增加異戊烷和245fa，該發泡劑組合物與聚醚多元醇相容性好，可以降低聚氨酯硬質泡沫的導熱率，從而有利於降低利用聚氨酯硬質泡沫所製得產品的能耗。進一步地，本發明通過對發泡劑各組分的含量進一步優選，從而進一步降低了聚氨酯硬質泡沫的密度，可以減輕利用聚氨酯硬質泡沫所製得產品的總重量。並且聚氨酯硬質泡沫與基材之間的粘結性好，聚氨酯硬質泡沫還具有密度分布均勻，表面平整，強度大、尺寸穩定好等優點。進一步地，本發明通過對組合聚醚進行限定，從而更加適合本發明發泡劑組合物，使得本發明的聚氨酯硬質泡沫的各組份互溶性良好，整個體系有優良的儲存穩定性；並且本發明的發泡體系具有良好的流動性，脫模周期短，可提高發泡的生產效率。本發明的聚氨酯硬質泡沫在保證冰箱隔熱泡沫性能提升的基礎上，進一步冰箱降低隔熱保溫發泡層的導熱係數，進而降低冰箱的能耗，減少發泡成本，實現製造企業的收益。根據下文對本發明具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本發明的上述以及其他目的、優點和特徵。具體實施方式本發明實施例的發泡劑組合物可由以下組分構成：8～10質量份的環戊烷(cp)；4～6質量份的異戊烷(IP)；以及9～11質量份的245fa。本發明對現有發泡劑的配方進行了改進，在環戊烷的基礎上適當增加異戊烷和245fa，該發泡劑組合物與聚醚多元醇相容性好，可以降低聚氨酯硬質泡沫的導熱率，有利於降低利用聚氨酯硬質泡沫所製得產品的能耗。此外，本發明的發泡劑組合物的穩定性較好，發泡劑組合物中的各組分混合後可穩定儲存較長時間，如10天以上。在本發明優選的實施例中，發泡劑組合物可由以下組分構成：9質量份的環戊烷；5質量份的異戊烷；以及10質量份的245fa。此種組分的發泡劑組合物，具有與聚醚多元醇更好的相容性，可進一步降低製成的聚氨酯硬質泡沫的密度。並且聚氨酯硬質泡沫與基材之間的粘結性好，聚氨酯硬質泡沫還具有密度分布均勻，表面平整，強度大、尺寸穩定好等優點。本發明的發泡劑組合物主要適用於以聚醚多元醇為基料的聚氨酯硬質泡沫發泡體系，製備的聚氨酯硬質泡沫特別適用於冰箱、冰櫃、熱水器、電飯褒等家用電器類產品絕熱保溫，也可用於冷凍冷藏設備如冷藏車、冷凍貨櫃、貯罐、冷庫等。本發明還提供了利用本發明實施例的發泡劑組合物製備的聚氨酯硬質泡沫。聚氨酯硬質泡沫可包含100質量份的組合聚醚；143～145質量份的異氰酸酯；以及23～25質量份的前述發泡劑組合物。本發明通過對聚氨酯硬質泡沫的各組分的含量進行限定，選取更加適合於本發明的發泡劑組合物的組分含量，可進一步降低聚氨酯硬質泡沫的密度。表1示出了根據本發明實施例的組合聚醚的組分和配比。其中泡沫穩定劑、複合催化劑、阻燃劑等可選為本
技術領域：
常見的試劑。例如，複合催化劑可以選為叔胺類與有機錫的複合催化劑。泡沫穩定劑可以選為有機矽化合物或有機矽系化合物，其主要結構是：聚矽氧烷-氧化烯烴嵌段共聚物。阻燃劑可以選為有機磷酸酯類。本申請的發明人創造性地發現，由表1示出的組合聚醚相比具有其他組分和配比的組合聚醚而言，更加適合於本發明的發泡劑組合物。也就是說，利用本發明的發泡劑組合物、由表1示出的組合聚醚、以及本發明的配比製備的聚氨酯硬質泡沫，具有更好的性能。表1組份質量份聚醚多元醇，羥值400～450mgKOH/g，平均官能度4.8～5.058～62聚醚多元醇，羥值470～480mgKOH/g，平均官能度3.6～3.828～32交聯劑R350X4～6泡沫穩定劑1～3水0.8～1.0複合催化劑1.2～1.4阻燃劑7～9表2和表3分別示出了根據本發明具體實施例的組合聚醚的組分和配比。表2組份質量份聚醚多元醇，羥值400～450mgKOH/g，平均官能度4.960聚醚多元醇，羥值470～480mgKOH/g，平均官能度3.730交聯劑R350X5泡沫穩定劑2水0.9複合催化劑1.3阻燃劑8表3組份質量份聚醚多元醇，羥值400～450mgKOH/g，平均官能度4.858聚醚多元醇，羥值470～480mgKOH/g，平均官能度3.832交聯劑R350X5泡沫穩定劑2水0.9複合催化劑1.3阻燃劑8表4示出了根據本發明一個實施例的聚氨酯硬質泡沫的組分、配比以及原料的參數信息。參見表4，其中，組合聚醚根據表2的組分和配比進行選取。表4在本發明實施例中，組合聚醚的儲存溫度一般為15～23℃。發泡時，將組合聚醚和發泡劑組合物輸送至預混室中進行預混，再與異氰酸酯混合後，使用高壓發泡機注入到模腔中，完成發泡和填充。具體工藝參數可參見表5。表5項目單位範圍項目單位範圍原料儲存溫度℃19±4模溫℃42±3預混室預混前溫度℃20～25殼體溫度℃40±5高壓機混合壓力Mpa13.5±1.5高壓機使用料溫℃20±2表6示出了根據本發明一個具體實施例的發泡工藝。表6項目單位範圍項目單位範圍原料儲存溫度℃20模溫℃42預混室預混前溫度℃22殼體溫度℃40高壓機混合壓力Mpa13.5高壓機使用料溫℃20為了進一步理解本發明，下面結合更具體的實施例對本發明進行描述，但本發明並不限於這些實施例。實施例1聚氨酯硬質泡沫配方：組合聚醚100質量份(採用表2示出的配方)，異氰酸酯144質量份，環戊烷9質量份，異戊烷5質量份，245fa10質量份。發泡工藝參見表6。聚氨酯硬質泡沫的物理性能參見表7。實施例2聚氨酯硬質泡沫配方：組合聚醚100質量份(採用表2示出的配方)，異氰酸酯143質量份，環戊烷8質量份，異戊烷5質量份，245fa11質量份。發泡工藝參見表6。聚氨酯硬質泡沫的物理性能參見表7。實施例3聚氨酯硬質泡沫配方：組合聚醚100質量份(採用表3示出的配方)，異氰酸酯145質量份，環戊烷10質量份，異戊烷6質量份，245fa9質量份。發泡工藝參見表6。聚氨酯硬質泡沫的物理性能參見表7。實施例4聚氨酯硬質泡沫配方：組合聚醚100質量份(採用表8示出的配方)，異氰酸酯144質量份，環戊烷9質量份，異戊烷5質量份，245fa10質量份。發泡工藝參見表6。聚氨酯硬質泡沫的物理性能參見表7。對比例1聚氨酯硬質泡沫配方：組合聚醚100質量份(採用表8示出的配方)，異氰酸酯141質量份，環戊烷13質量份。發泡工藝參見表6。聚氨酯硬質泡沫的物理性能參見表7。對比例2聚氨酯硬質泡沫配方：組合聚醚100質量份(採用表2示出的配方)，異氰酸酯148質量份，環戊烷8.5質量份，異戊烷4.5質量份，245fa5.5質量份。發泡工藝參見表6。聚氨酯硬質泡沫的物理性能參見表7。表7表8組份質量份聚醚多元醇，羥值370～380mgKOH/g，平均官能度4.550聚醚多元醇，羥值470～480mgKOH/g，平均官能度3.040交聯劑R350X5泡沫穩定劑2水0.9複合催化劑1.3阻燃劑8從表7中實施例1～4和對比例1的測試結果可以看出，使用CP/IP/245fa三元發泡體系的聚氨酯硬質泡沫的物理性能主要在密度、導熱係數和泡沫的孔徑方面有了很大的改進。本發明由於在原有的cp(環戊烷)發泡體系中另外增加了IP(異戊烷)以及低沸點的245fa發泡劑，且優化了三者的配比(特別是將245fa的含量限定在9～11質量份)，增加了該發泡體系料的流動性以及極大幅度的降低聚氨酯硬質泡沫的導熱係數。具體地，聚氨酯硬質泡沫的導熱係數由普通cp發泡體系的19.8mw/m.k左右降低到18.5mw/m.k以下(特別是當進一步優化CP/IP/245fa三者配比時，可降低至18.0mw/m.k)，整體密度由cp發泡體系的36Kg/m3降低到該三元發泡體系的30Kg/m3左右；泡孔範圍從180～280μm降低至150～190μm，泡孔尺寸更小且更加均勻。從表7中實施例1～3和對比例2的測試結果可以看出，具有本發明配比的CP/IP/245fa三元發泡體系，相比具有其他配比的CP/IP/245fa三元發泡體系，製備的聚氨酯硬質泡沫的導熱係數由18.8mw/m.k左右降低到18.2mw/m.k以下(特別是當進一步優化三者配比時，可降低至18.0mw/m.k)，整體密度由34Kg/m3降低到的30Kg/m3左右；泡孔範圍從170～220μm降低至150～180μm，泡孔尺寸更小且更加均勻。從表7中實施例1～3和實施例4的測試結果可以看出，採用本發明優選配方的組合聚醚，相比其他配方的組合聚醚，製備的聚氨酯硬質泡沫的導熱係數由18.5mw/m.k左右降低到18.2mw/m.k以下(特別是當進一步優化三者配比時，可降低至18.0mw/m.k)，整體密度由33Kg/m3降低到的30Kg/m3左右；泡孔範圍從160～190μm降低至150～180μm，泡孔尺寸更小且更加均勻。基於表7的測試結果可知，本發明通過三元發泡劑的混配，在保證聚氨酯硬質泡沫性能提升的基礎上，降低了聚氨酯硬質泡沫的密度和導熱係數。根據本發明實施例的聚氨酯硬質泡沫特別適於冰箱，可極有效的節省冰箱發泡的成本和提升泡沫的性能，進而有效降低冰箱的能耗。至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發明精神和範圍的情況下，仍可根據本發明公開的內容直接確定或推導出符合本發明原理的許多其他變型或修改。因此，本發明的範圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp