专利名称：增强硬质聚氨酯仿木材料及其原料组合物，组合聚醚的制作方法
技术领域：
本发明涉及聚氨酯材料合成领域，尤其涉及一种组合聚醚，以及含有该组合聚醚 的硬质聚氨酯仿木材料的原料组合物，及其由该原料组合物制得的硬质聚氨酯仿木材料。
背景技术：
聚氨酯材料是一种性能介于橡胶与塑料之间的高分子合成材料，其特点是硬度调 整范围宽，既有橡胶的弹性又有塑料的硬度，具有良好的机械性能。聚氨酯仿木材料，从聚 氨酯材料学科的角度来说，是一类中高密度的结构性硬质聚氨酯泡沫塑料。它具有微细泡 孔结构，具有比常规保温用硬质聚氨酯泡沫塑料高得多的密度，密度通常高于200kg/m3，大 多数用于合成木材的聚氨酯结构泡沫塑料，具有致密坚韧的表皮，致密的表皮使这种合成 材料不仅具有木材的外观和密度范围，而且强度较高，不易擦伤，而制件的芯部可做到较低 的密度，可减轻制件重量，同时具有较高的整体强度、抗压强度、拉伸强度、抗冲击强度和弯 曲强度，以及较低的吸水率。聚氨酯仿木材料，邵D硬度在70-80，拉伸强度一般在6-25MPa， 弯曲强度8-80MPa，冲击强度8-20KJ/M，压缩强度5_20MPa。
聚氨酯仿木材料与天然木材相比明显的优点是可以通过模具设计，模塑成型批量 生产各种形状，特别是具有雕刻花纹图案的仿木雕制品，形态逼真，制品的重复模塑性能极 为优良，成型工艺简单，省时高效；外观与木材相近，强度可比天然木材高，密度可比天然木 材低，可刨、锯、钉、钻；耐酸碱性和防腐性能优良，它广泛用于制作模型、边框、卫浴、汽车等 需要结构支撑的部件。而且采用高硬度聚氨酯仿木材料替代木材、塑料或者部分替代金属， 可以达到强度高、质量轻、制作简单等优势，并且其具备良好的工艺性能，便于机械和手工 操作。制品密度在150-400kg/m3的可以用于非承重型装饰材料，如建筑上的仿木雕装饰条、 装饰板等工艺品；密度在400-600kg/m3的承重型结构合成木材类，可用于制造桌椅、工业支 架、沙发腿、镜框、门窗、花盆、卫生间器具等。密度在大于600kg/m3整皮硬泡以及中高密度 增强硬泡材料，可用于制造汽车门板、行李箱盖、铁道枕木、家电外壳，滑雪板等。发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供了一种组合聚醚，以及含有该组合聚醚的硬 质聚氨酯仿木材料的原料组合物。由该原料组合物能够制得比现有技术中的硬质聚氨酯仿 木材料硬度更高，在拉伸强度和压缩强度等性能方面都有显著提高的新型硬质聚氨酯仿木 材料。
本发明的目的之一在于提供了一种组合聚醚，其包括脱水后的聚醚多元醇 NJ6305C、脱水后的聚醚多元醇NJ6209、脱水后的聚醚多元醇NJ210以及铋锌合金催化剂。
现有技术中，在制备聚氨酯时，通常都不对聚醚多元醇进行脱水处理。然而，本发 明的组合聚醚中特别选用经过脱水处理的聚醚多元醇。发明人在研究过程中发现未经脱水 处理的聚醚多元醇难以制得高硬度的硬质聚氨酯仿木材料。本发明中特别优选上述3种聚 醚多元醇，并且将其经过脱水处理后能够制得各方面性能都良好的高硬度硬质聚氨酯仿木材料。
在本发明一较佳的实施方式中，所述组合聚醚由脱水后的聚醚多元醇NJ6305C、脱 水后的聚醚多元醇NJ6209、脱水后的聚醚多元醇NJ210以及铋锌合金催化剂组成。
较佳的，脱水后的聚醚多元醇NJ6305C、脱水后的聚醚多元醇NJ6209和脱水后的 聚醚多元醇NJ210的质量比为1 1-6 0.5-3。
其中，所述铋锌合金催化剂的含量可根据组合聚醚中常规的催化剂含量进行选 择，较佳的为脱水后的聚醚多元醇NJ6305C、脱水后的聚醚多元醇NJ6209和脱水后的聚醚 多元醇NJ210总质量的0. 2-1. 5%，更佳的为0. 6-1. 2%。所述铋锌合金催化剂为制备聚氨 酯软质泡沫时常用的催化剂，本发明中特将其转用于硬质聚氨酯仿木材料中，取得了意想 不到的效果。所述铋锌合金催化剂可选用聚氨酯软质泡沫领域中常用的各种铋锌合金催化 剂，较佳的为美国领先化学公司的有机铋BiCATSl 18 (16% Bi)，和/或有机铋与有机锌的组 合 BiCAT Z (19% Zn)。
其中，所述的组合聚醚可根据本领域常规方法将各成分按其含量简单混合即可， 本发明中优选由下述方法制得在搅拌速度为300-500rpm的条件下，分别将聚醚多元醇 NJ6305C、聚醚多元醇NJ6209和聚醚多元醇NJ210于105-110°C抽真空脱水至水分含量小 于质量百分比0. 03%，得脱水后的聚醚多元醇NJ6305C、脱水后的聚醚多元醇NJ6209和脱 水后的聚醚多元醇NJ210 ；将脱水后的聚醚多元醇NJ6305C、脱水后的聚醚多元醇NJ6209 和脱水后的聚醚多元醇NJ210冷却到常温，按质量比1 1-6 0.5-3混合均勻后加入 0. 6-1. 2%的铋锌合金催化剂，搅拌0. 5-1小时，即得；铋锌合金催化剂的百分比为相对于 脱水后聚醚多元醇NJ6305C、脱水后的聚醚多元醇NJ6209和脱水后的聚醚多元醇NJ210总 质量的质量百分比。其中，聚醚多元醇NJ6305C、聚醚多元醇NJ6209和聚醚多元醇NJ210 为市售产品，购于江苏句容宁武化工有限公司。其中NJ6305C羟值为500mgK0H/g，25°C粘 度为5500mp. s，水分小于0. 25%，官能度为4. 5。NJ6209羟值为380mgK0H/g，25°C粘度为 2300mp. s，水分小于 0. 25%，官能度为 4. 0。NJ210 羟值为 112mgK0H/g，25°C粘度为 350mp. s，水分小于0. 25 %，官能度为2. 0。
本发明的目的之二在于提供了 一种硬质聚氨酯仿木材料的原料组合物，其包括组 分A和组分B ；其中，组分A为所述的组合聚醚；组分B为异氰酸酯。
其中，组分A与组分B的质量比可根据本领域常识进行选择，较佳的为 1 0. 5-1 1。
其中，所述的异氰酸酯较佳的为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，又称聚合MDI或粗 MDI，本发明中优选拜耳材料科技(中国)有限公司的44V20。
本发明的目的之三在于提供了一种由上述硬质聚氨酯仿木材料的原料组合物混 合制得的硬质聚氨酯仿木材料。
本发明所述硬质聚氨酯仿木材料的制备方法为本领域常规方法，即将所述组分A 和所述组分B按所述质量比混合即可。较佳地，为获得不同形状的硬质聚氨酯仿木材料，将 混合后的组分A和组分B浇注到模腔或者喷涂到制品表面即可。所述的制品可为各种需要 表面包覆硬质聚氨酯仿木材料的制品，如卫浴、门窗、相框等。
本发明的原料和设备除另有说明外皆市售可得。
本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于
本发明特别提供了一种组合聚醚、含有该组合聚醚的硬质聚氨酯仿木材料的原料 组合物，以及由该原料组合物制得的硬质聚氨酯仿木材料。本发明的硬质聚氨酯仿木材料 的邵D硬度大于80，拉伸强度大于50MPa，压缩强度大于45MPa，弯曲强度大于55MPa，各方 面性能都优于现有技术中的聚氨酯仿木材料。并且该硬质聚氨酯仿木材料的制备方法简 单，易于操作，适用于工业化生产。
具体实施方式
下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。
下述实施例中的聚醚多元醇NJ6305C、聚醚多元醇NJ6209和聚醚多元醇NJ210购 于江苏句容宁武化工有限公司；
铋锌合金催化剂BICAT8118与BICAT Z购于美国领先化学公司。
聚合MDI购于拜耳材料科技(中国)有限公司，牌号为44V20。
下述实施例中使用的脱水后的聚醚多元醇NJ6305C的制备方法为将聚醚多元醇 NJ6305C加入到脱水反应釜中，控制搅拌速度为300rpm，于105-110°C抽真空脱水2小时，检 测水分低于0. 03%，即得。
脱水后的聚醚多元醇NJ6209和脱水后的聚醚多元醇NJ210的制备方法皆同脱水 后的聚醚多元醇NJ6305C。
下述实施例中的邵D硬度按GB/T 5311999 (橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法) 进行测试。拉伸强度按GB/T 63442008(软质泡沫聚合材料拉伸强度和断裂伸长率的测定) 进行测试。压缩强度按GB/T 88132008(硬质泡沫塑料压缩性能的测定)进行测试。弯曲 强度按GB/T 8812-1988(硬质泡沫塑料弯曲试验方法)进行测试。
实施例1
硬质聚氨酯仿木材料的原料组合物由组分A和组分B组成，其中
组分A(组合聚醚)按下述方法制得将脱水后的聚醚多元醇NJ6305C4份、脱水后 的聚醚多元醇NJ62094份、脱水后的聚醚多元醇NJ2102份、BICAT8118 0. 03份和BICAT Z 0. 04份，加入反应釜中，控制转速在300rpm，常温下搅拌1小时，放料即得；
组份B 聚合MDI，组分A与组分B的质量比为1:1。
硬质聚氨酯仿木材料的施工方法采用喷涂机，将组份A与组份B按质量比为 1 1喷涂施工到卫浴表面，喷涂总厚度为10mm，进行多次喷涂每次喷涂厚度2-3mm;在卫 浴表面形成硬质聚氨酯仿木材料，其邵D硬度为84，拉伸强度为58MPa，压缩强度为50MPa， 弯曲强度为58MPa。
实施例2
硬质聚氨酯仿木材料的原料组合物由组分A和组分B组成，其中
组分A(组合聚醚)按下述方法制得将脱水后的聚醚多元醇NJ6305C1份、脱水后 的聚醚多元醇NJ62096份、脱水后的聚醚多元醇NJ2103份、BICAT81180. 01份和BICAT Z 0. 05份，加入反应釜中，控制转速在300rpm，常温下搅拌1小时，放料即得组份A ；
组份B 聚合MDI ；组分A与组分B的质量比为1 0. 5。
硬质聚氨酯仿木材料的施工方法为采用浇注机，在长100mm、宽IOOmm和高度 30mm的模具中将组份A与组份B按质量配比为1 0. 5，进行一次浇注，得硬质聚氨酯仿木 材料，其邵D硬度为80，拉伸强度为51MPa，压缩强度为45MPa，弯曲强度55MPa。
实施例3
硬质聚氨酯仿木材料的原料组合物由组分A和组分B组成，其中
组分A (组合聚醚)按下述方法制得将脱水后的聚醚多元醇NJ6305C3份、脱水后 的聚醚多元醇NJ6209 4份、脱水后的聚醚多元醇NJ210 3份、BICAT8118 0. 02份和BICAT Z 0. 10份，加入反应釜中，控制转速在300rpm，常温下搅拌1小时，放料即得组份A ；
组份B 聚合MDI ；组分A与组分B的质量比为1:1。
硬质聚氨酯仿木材料的施工方法为采用喷涂机，将组份A与组份B按质量配比为 1 1，喷涂施工到卫浴表面，喷涂总厚度为15mm，进行多次喷涂每次喷涂厚度2-3mm;在卫 浴表面形成硬质聚氨酯仿木材料，其邵D硬度为83，拉伸强度为63MPa，压缩强度为53MPa， 弯曲强度60MPa。
权利要求
1.一种组合聚醚，其特征在于其包括脱水后的聚醚多元醇NJ6305C、脱水后的聚醚多 元醇NJ6209、脱水后的聚醚多元醇NJ210以及铋锌合金催化剂。
2.如权利要求1所述的组合聚醚，其特征在于其由脱水后的聚醚多元醇NJ6305C、脱 水后的聚醚多元醇NJ6209、脱水后的聚醚多元醇NJ210以及铋锌合金催化剂组成。
3.如权利要求1或2所述的组合聚醚，其特征在于所述脱水后的聚醚多元 醇NJ6305C、脱水后的聚醚多元醇NJ6209和脱水后的聚醚多元醇NJ210的质量比为 1:1-6: 0.5-3。
4.如权利要求1 3中任一项所述的组合聚醚，其特征在于所述铋锌合金催化剂的 含量为脱水后的聚醚多元醇NJ6305C、脱水后的聚醚多元醇NJ6209和脱水后的聚醚多元醇 NJ210总质量的0. 2-1. 5%，较佳的为0. 6-1. 2%。
5.如权利要求1 4中任一项所述的组合聚醚，其特征在于所述的铋锌合金催化剂 为 BiCAT8118 禾口 / 或 BiCAT Z。
6.如权利要求1 5中任一项所述的组合聚醚，其特征在于其由下述方法制得在搅 拌速度为300-500rpm的条件下，分别将聚醚多元醇NJ6305C、聚醚多元醇NJ6209和聚醚多 元醇NJ210于105-110°C抽真空脱水至水分含量小于质量百分比0. 03%，得脱水后的聚醚 多元醇NJ6305C、脱水后的聚醚多元醇NJ6209和脱水后的聚醚多元醇NJ210 ；将脱水后的 聚醚多元醇NJ6305C、脱水后的聚醚多元醇NJ6209和脱水后的聚醚多元醇NJ210冷却到常 温，按质量比1 1-6 0.5-3混合均勻后加入0.6-1. 2%的铋锌合金催化剂，搅拌0.5-1 小时，即得；铋锌合金催化剂的百分比为相对于脱水后聚醚多元醇NJ6305C、脱水后的聚醚 多元醇NJ6209和脱水后的聚醚多元醇NJ210总质量的质量百分比。
7.一种硬质聚氨酯仿木材料的原料组合物，其特征在于其包括组分A和组分B ；其 中，组分A为权利要求1 6中任一项所述的组合聚醚；组分B为异氰酸酯。
8.如权利要求7所述的原料组合物，其特征在于组分A与组分B的质量比为 1 0. 5-1 1。
9.如权利要求7或8所述的原料组合物，其特征在于所述的异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
10.一种硬质聚氨酯仿木材料，其特征在于其由如权利要求7 9中任一项所述的原 料组合物混合制得。
全文摘要
本发明提供了一种组合聚醚，其包括脱水后的聚醚多元醇NJ6305C、脱水后的聚醚多元醇NJ6209、脱水后的聚醚多元醇NJ210以及铋锌合金催化剂。本发明还提供了一种硬质聚氨酯仿木材料的原料组合物，其包括组分A和组分B；其中，组分A为所述的组合聚醚；组分B为异氰酸酯。本发明还提供了一种由该原料组合物制得的硬质聚氨酯仿木材料，该仿木材料的邵D硬度大于80，拉伸强度大于50MPa，压缩强度大于45MPa，弯曲强度大于55MPa，各方面性能都优于现有技术中的聚氨酯仿木材料。并且该硬质聚氨酯仿木材料的制备方法简单，易于操作，适用于工业化生产。
文档编号C08G18/48GK102030879SQ20101029470
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者信延垒, 刘延良, 李心强, 董建国 申请人:上海东大聚氨酯有限公司