一種聚氨酯仿木用組合聚醚、原料組合物及其使用方法與流程

2023-07-10 18:10:06 4

本發明涉及一種聚氨酯仿木用組合聚醚、原料組合物及其使用方法。

背景技術：

聚氨酯泡沫塑料是由大量微細孔及聚氨酯樹脂孔壁經絡組成的多孔性聚氨酯材料，低密度泡沫塑料具有絕熱效果好、重量輕，比強度大、耐化學品性優良以及隔音效果好等特點，其突出的是其保溫性能比巖棉等天然保溫材料及發泡聚苯乙烯等合成材料的優異，已成為一類重要的合成樹脂絕熱材料；高密度的聚氨酯泡沫塑料具有較高的強度，可用於仿木製品，特點是密度比木材小，製造工藝簡單，可模塑製造各種仿雕刻木製品、車船部件、仿木家具等。

現在聚氨酯仿木廣泛的用於家具、建築等領域，其具有質量輕、強度高、承載力強、防黴、防蛀的優點，同時可以通過模塑工藝生產，無需雕刻、省時省力；其具有良好的經濟效益和環境效益，得到市場的認可和歡迎。然而目前聚氨酯仿木用組合聚醚採用的物理髮泡劑為HCFC-141b(一氟二氯乙烷)，其有一定的臭氧消耗潛值，同時具有較高的溫室效應潛值。目前較為成熟的HCFC-141b替代技術有環戊烷、HFCs(氫氟烴)和水；而環戊烷存在易燃、易爆的問題，HFCs具有較高的溫室效應值和價格高昂的確定，水發泡製得的硬質聚氨酯泡沫表皮較薄、表皮硬度差的缺陷。

技術實現要素：

本發明要解決的是現有技術中的聚氨酯仿木用組合聚醚臭氧消耗和低溫室效應潛值較高的問題，提供了一種具有良好環境效應的聚氨酯仿木用組合聚醚、原料組合物及其使用方法。

本發明通過下述技術方案來解決上述技術問題：

本發明提供了一種聚氨酯仿木用組合聚醚，其以質量份數計由以下組分組成：40～50份第一種聚醚多元醇、30～40份第二種聚醚多元醇、10～20份第三種聚醚多元醇、1～3份催化劑、2～4份泡沫穩定劑、1～4份水和2～12份物理髮泡劑；

其中，所述第一種聚醚多元醇為羥值350～500mgKOH/g，官能度4.0～8.0，黏度4000～10000mPa·s的聚醚多元醇，所述第二種聚醚多元醇為羥值300～400mgKOH/g，官能度4.0～8.0，黏度1000～2000mPa·s的聚醚多元醇，所述第三種聚醚多元醇為羥值100～300mgKOH/g，官能度2.0～4.0，黏度50～1000mPa·s的聚醚多元醇，所述第一種聚醚多元醇、所述第二種聚醚多元醇和所述第三種聚醚多元醇的質量份數總和為100份；

所述催化劑為胺類催化劑或有機金屬催化劑；

所述物理髮泡劑為Ecomate發泡劑。

本發明中，所述第一種聚醚多元醇的羥值較佳地為430～470mgKOH/g。

本發明中，所述第一種聚醚多元醇的官能度較佳地為4.5～5.0。

本發明中，所述第一種聚醚多元醇的黏度較佳地為6000～8000mPa·s。

本發明中，所述第一種聚醚多元醇較佳地以起始劑與環氧丙烷或環氧乙烷聚合而成，所述起始劑為山梨醇和蔗糖中的一種與含至少2個活潑氫官能團的C1-C4化合物復配而成，所述活潑氫官能團為-OH、-NH2和-NH-中的一種或多種。

本發明中，所述含至少2個活潑氫官能團的C1-C4化合物較佳地為乙二醇、丙二醇、甘油、季戊四醇和乙二胺中的一種或多種。

本發明中，所述第一種聚醚多元醇較佳地以蔗糖和甘油為起始劑與環氧丙烷聚合而成；更佳地為聚醚多元醇YNW8345，其生產廠家為山東一諾威新材料有限公司。

本發明中，所述第二種聚醚多元醇的羥值較佳地為300～340mgKOH/g。

本發明中，所述第二種聚醚多元醇的官能度較佳地為4.0～4.5。

本發明中，所述第二種聚醚多元醇的黏度較佳地為1200～1600mPa·s。

本發明中，所述第二種聚醚多元醇較佳地以起始劑與環氧丙烷或環氧乙烷聚合而成，所述起始劑為山梨醇和蔗糖中的一種與含至少2個活潑氫官能團的C1-C4化合物復配而成，所述活潑氫官能團為-OH、-NH2和-NH-中的一種或多種。

本發明中，所述含至少2個活潑氫官能團的C1-C4化合物較佳地為乙二醇、丙二醇、甘油和季戊四醇中的一種或多種。

本發明中，所述第二種聚醚多元醇較佳地以蔗糖和甘油為起始劑與環氧丙烷聚合而成；更佳地為聚醚多元醇YD8310，其生產廠家為河北亞東化工集團有限公司。

本發明中，所述第三種聚醚多元醇的羥值較佳地為260～300mgKOH/g。

本發明中，所述第三種聚醚多元醇的官能度較佳地為2.0～3.0。

本發明中，所述第三種聚醚多元醇的黏度較佳地為300～500mPa·s。

本發明中，所述第三種聚醚多元醇較佳地以起始劑與環氧丙烷或環氧乙烷聚合而成，所述起始劑為含至少2個活潑氫官能團的C1-C12化合物，所述活潑氫官能團為-OH、-NH2和-NH-中的一種或多種。

本發明中，所述含至少2個活潑氫官能團的C1-C12化合物較佳地為山梨醇、蔗糖、乙二醇、丙二醇、甘油和季戊四醇中的一種或多種。

本發明中，所述第三種聚醚多元醇較佳地以甘油為起始劑與環氧丙烷聚合而成；更佳地為聚醚多元醇YNW204，其生產廠家為山東一諾威新材料有限公司。

本發明中，所述催化劑較佳地為胺類催化劑；所述胺類催化劑為本領域常規使用的胺類催化劑，較佳地為二甲基環己胺、二甲基苄胺、三亞乙基二胺、五甲基二丙烯三胺、雙(2-甲基氨基乙基)醚、1,3,5-三(二甲氨基丙基)六氨三嗪、TMR-2中的一種或多種，更佳地為五甲基二丙烯三胺和1,3,5-三(二甲氨基丙基)六氨三嗪。

本發明中，所述泡沫穩定劑為本領域常規使用的泡沫穩定劑，較佳地為泡沫穩定劑B8545、泡沫穩定劑B8525、泡沫穩定劑L6900、泡沫穩定劑L6863、泡沫穩定劑AK8805和泡沫穩定劑AK8860中的一種，其中泡沫穩定劑B8545和泡沫穩定劑B8525的生產廠家為贏創工業集團，泡沫穩定劑L6900和泡沫穩定劑L6863的生產廠家為邁圖高新材料有限公司，泡沫穩定劑AK8805和泡沫穩定劑AK8860的生產廠家為江蘇美思德化學股份有限公司；所述泡沫穩定劑更佳地為泡沫穩定劑B8545。

本發明中，所述泡沫穩定劑的用量較佳地為2份。

本發明中，所述水為本領域常規的作為化學發泡劑使用的水，一般為去離子水；所述水的用量較佳地為2～3份。

本發明中，所述Ecomate發泡劑的生產廠家為美國Foam Supplies公司，其主要成分為甲酸甲酯，使用時具有較優加入量控制難度大、易水解等問題，雖然效果優秀但在聚氨酯仿木領域應用仍不普遍。

本發明中，所述Ecomate發泡劑的用量較佳地為4～8份。

本發明還提供了一種如上所述的聚氨酯仿木用組合聚醚的使用方法，其包括如下步驟：將各組分均勻混合，即可。

本發明中，所述混合為本領域常規操作；所述混合較佳地在不鏽鋼混合釜內進行，所述不鏽鋼混合釜為本領域常規的不鏽鋼混合釜。

本發明中，所述混合的時間較佳地為0.5～1小時。

本發明還提供了一種聚氨酯仿木用原料組合物，其包括如上所述的聚氨酯仿木用組合聚醚和異氰酸酯，所述異氰酸酯為聚合MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)。

本發明還提供了一種如上所述的聚氨酯仿木用原料組合物的使用方法，其包括如下步驟：將聚氨酯仿木用組合聚醚和異氰酸酯按照質量比1:1.0～1:1.3混合，發泡成型，熟化，即可。

本發明中，所述聚氨酯仿木用組合聚醚和所述異氰酸酯的質量比較佳地為1:1.2。

本發明中，所述發泡的方式較佳地為高壓發泡機發泡，所述高壓發泡機為本領域常規的高壓發泡機。

本發明中，所述發泡的溫度較佳地為20～25℃。

在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實例。

本發明所用試劑和原料均市售可得。

本發明的積極進步效果在於：本發明以選取特殊種類和配比的聚醚多元醇，按照合適的比例與其他原料共同復配為組合聚醚，並採用Ecomate發泡劑為物理髮泡劑，所得聚氨酯仿木用組合聚醚和原料組合物具有零臭氧消耗和低溫室效應值，進而能夠製得機械性能優良、滿足「蒙特婁議定書」和「京都議定書」中的相關標準的具有良好的環境效應聚氨酯仿木產品，具有良好的市場應用前景。

具體實施方式

下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但並不因此將本發明限制在所述的實施例範圍之中。下列實施例中未註明具體條件的實驗方法，按照常規方法和條件，或按照商品說明書選擇。

本發明下述各實施例中，第一種聚醚多元醇選用生產廠家為山東一諾威新材料有限公司的聚醚多元醇YNW8345，第二種聚醚多元醇選用生產廠家為河北亞東化工集團有限公司的聚醚多元醇YD8310，第三種聚醚多元醇選用生產廠家為山東一諾威新材料有限公司的聚醚多元醇YNW204，催化劑選用生產廠家為空氣化工產品(中國)投資有限公司的PC77(五甲基二丙烯三胺)和PC41[1,3,5-三(二甲氨基丙基)六氨三嗪]，泡沫穩定劑選用生產廠家為贏創工業集團的泡沫穩定劑B8545，Ecomate發泡劑購於弗思艾化學(上海)有限公司，異氰酸酯選用生產廠家為煙臺萬華聚氨酯股份有限公司的PM200。

本發明下述各對比例中，聚醚多元醇YNW4110和聚醚多元醇YNW6207均購於山東一諾威新材料有限公司，催化劑PC8(N,N-二甲基環己胺)購於空氣化工產品(中國)投資有限公司，矽酮類泡沫穩定劑為領域常規，其餘均為市售可得。

本發明下述效果實施例中，各性能測試數據所對應使用的測試方法如下：密度測試根據中國國家標準GB/T 6343-1995《聚氨酯泡沫塑料的密度測試》進行；抗壓強度測試根據中國國家標準GB/T 8813-2008《硬質泡沫塑料壓縮性能的測定》進行；尺寸穩定性測試根據中國國家標準GB-T 8811-2008《硬質泡沫塑料尺寸穩定性試驗方法》進行；導熱係數測試根據中國國家標準GB/T 10295-2008《絕熱材料穩態熱阻及有關特性的測定熱流計法》進行。

實施例1

本例的聚氨酯仿木用組合聚醚其原料組成如下：40份聚醚多元醇YNW8345、40份聚醚多元醇YD8310、20份聚醚多元醇YNW204，2份泡沫穩定劑B8545，1.0份催化劑PC77、0.6份催化劑PC41，6份Ecomate發泡劑，2.5份水。

本例的聚氨酯仿木用組合聚醚的使用方法，其包括如下步驟：將原料加入不鏽鋼混合釜內，在室溫下以1000rpm的轉速攪拌1小時，放料即得聚氨酯仿木用原料組合物。

本例的聚氨酯仿木用原料組合物的使用方法，其包括如下步驟：將聚氨酯仿木用原料組合物與異氰酸酯PM200按質量比1:1.2的比例混合，在20℃下發泡，注入模具中製得密度約為40kg/m3的硬質聚氨酯泡沫，即可；其中，所述模具的尺寸為2000*200*50mm，所述模具的溫度為35～45℃。

實施例2：

本例的聚氨酯仿木用組合聚醚其原料組成如下：50份聚醚多元醇YNW8345、30份聚醚多元醇YD8310、20份聚醚多元醇YNW204，2份泡沫穩定劑B8545，1.0份催化劑PC77、0.6份催化劑PC41，6份Ecomate發泡劑，2.5份水。

本例的聚氨酯仿木用組合聚醚的使用方法，其包括如下步驟：將原料加入不鏽鋼混合釜內，在室溫下以1000rpm的轉速攪拌1小時，放料即得聚氨酯仿木用原料組合物。

本例的聚氨酯仿木用原料組合物的使用方法，其包括如下步驟：將聚氨酯仿木用原料組合物與異氰酸酯PM200按質量比1:1.2的比例混合，在20℃下發泡，注入模具中製得密度約為40kg/m3的硬質聚氨酯泡沫，即可；其中，所述模具的尺寸為2000*200*50mm，所述模具的溫度為35～45℃。

實施例3：

本例的聚氨酯仿木用組合聚醚其原料組成如下：50份聚醚多元醇YNW8345、40份聚醚多元醇YD8310、10份聚醚多元醇YNW204，2份泡沫穩定劑B8545，1.0份催化劑PC77、0.6份催化劑PC41，6份Ecomate發泡劑，2.5份水。

本例的聚氨酯仿木用組合聚醚的使用方法，其包括如下步驟：將原料加入不鏽鋼混合釜內，在室溫下以1000rpm的轉速攪拌1小時，放料即得聚氨酯仿木用原料組合物。

本例的聚氨酯仿木用原料組合物的使用方法，其包括如下步驟：將聚氨酯仿木用原料組合物與異氰酸酯PM200按質量比1:1.2的比例混合，在20℃下發泡，注入模具中製得密度約為40kg/m3的硬質聚氨酯泡沫，即可；其中，所述模具的尺寸為2000*200*50mm，所述模具的溫度為35～45℃。

對比例1：

本例的聚氨酯仿木用組合聚醚其原料組成如下：40份聚醚多元醇YNW6207、60份聚醚多元醇YNW4110、2份矽酮類泡沫穩定劑，1.5份催化劑PC8、0.15份催化劑PC41，20份HCFC-141b發泡劑，2.0份水。

本例的聚氨酯仿木用組合聚醚的使用方法，其包括如下步驟：將原料加入不鏽鋼混合釜內，在室溫下以1000rpm的轉速攪拌1小時，放料即得聚氨酯泡沫原料組合物。

本例的聚氨酯仿木用原料組合物的使用方法，其包括如下步驟：將聚氨酯泡沫原料組合物與異氰酸酯PM200按質量比1:1.1的比例混合，在20℃下發泡，注入模具中製得密度約為40kg/m3的硬質聚氨酯泡沫，即可；其中，所述模具的尺寸為2000*200*50mm，所述模具的溫度為35～45℃。

對比例2：

本例的聚氨酯仿木用組合聚醚其原料組成如下：60份聚醚多元醇YNW6207、40份聚醚多元醇YNW4110、2份矽酮類泡沫穩定劑，1.5份催化劑PC8、0.15份催化劑PC41，20份HCFC-141b發泡劑，2.0份水。

本例的聚氨酯仿木用組合聚醚的使用方法，其包括如下步驟：將原料加入不鏽鋼混合釜內，在室溫下以1000rpm的轉速攪拌1小時，放料即得聚氨酯泡沫原料組合物。

本例的聚氨酯仿木用原料組合物的使用方法，其包括如下步驟：將聚氨酯泡沫原料組合物與異氰酸酯PM200按質量比1:1.1的比例混合，在20℃下發泡，注入模具中製得密度約為40kg/m3的硬質聚氨酯泡沫，即可；其中，所述模具的尺寸為2000*200*50mm，所述模具的溫度為35～45℃。

對比例3：

本例的聚氨酯仿木用組合聚醚其原料組成如下：50份聚醚多元醇YNW6207、50份聚醚多元醇YNW4110、2份矽酮類泡沫穩定劑，1.5份催化劑PC8、0.15份催化劑PC41，20份HCFC-141b發泡劑，2.0份水。

本例的聚氨酯仿木用組合聚醚的使用方法，其包括如下步驟：將原料加入不鏽鋼混合釜內，在室溫下以1000rpm的轉速攪拌1小時，放料即得聚氨酯泡沫原料組合物。

本例的聚氨酯仿木用原料組合物的使用方法，其包括如下步驟：將聚氨酯泡沫原料組合物與異氰酸酯PM200按質量比1:1.1的比例混合，在20℃下發泡，注入模具中製得密度約為40kg/m3的硬質聚氨酯泡沫，即可；其中，所述模具的尺寸為2000*200*50mm，所述模具的溫度為35～45℃。

效果實施例1

將四個實施例及兩個對比例所得材料進行性能測試，所得結果見下表。

表7實施例1～3及對比例1～3性能測試結果匯總表

從上表中可以看出，

(1)本發明所得的聚氨酯泡沫芯部密度與整體密度偏差小，泡沫結皮薄，有利於降低注料量，節約生產成本；

(2)本發明製得的聚氨酯泡沫不同方向的抗壓強度偏差小，泡沫各項異性小，有利於聚氨酯仿木的相關應用；

(3)本發明製得的聚氨酯泡沫高、低溫尺寸穩定性能優異，能夠滿足聚氨酯仿木的技術要求；

(4)本發明製得的聚氨酯泡沫具有ODP值為零，GWP值小於10的優點。