一种硬质聚氨酯泡沫、其原料组合物、制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种硬质聚氨酯泡沫、其原料组合物、制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002] 按照《蒙特利尔议定书》规定的HCFCs淘汰时间表，发展中国家的HCFCs生产和消费 要在2013年冻结在2009-2010年平均水平，2015年在此基础上削减10%，2020年削减35%， 2025年削减67.5%，到2030年实现完全淘汰。
[0003] 目前CFC-11已经被替代；而替代物HCFC-141B对臭氧层也有一定破坏作用。因此， 所有参加蒙特利尔公约的国家将按照计划淘汰HCFC-141B的使用，在欧洲、美国、日本等发 到国家，已停止使用HCFC-141B。中国作为参与蒙特利尔公约的国家，也面临着HCFC-141B的 替代工作；
[0004] 目前，在国内的电热水器行业还在采用HCFC-141B为发泡剂的聚氨酯泡沫作为保 温材料。随着HCFC-141B的受限，尤其是在产品出口到发达国家时，因为环保的原因受限的 问题愈来愈突出。因此，寻找尺寸稳定性好、抗压强度高、导热系数低替代HCFC-141B发泡的 聚氨酯是目前急需解决的技术问题。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中，HCFC-141B为发泡剂的聚氨 酯泡沫即将被淘汰，其替代品尺寸稳定性差、抗压强度低、导热系数高等缺陷而提供了一种 硬质聚氨酯泡沫、其原料组合物、制备方法及其应用。本发明的硬质聚氨酯泡，尺寸稳定性 好、抗压强度高、导热系数低在HCFC-141B替代领域，尤其是电热水器行业应用前景广阔。
[0006] 本发明提供了一种组合聚醚原料组合物，按重量份计包括下述原料组分:30-50份 聚醚多元醇SU-450L、20-30份聚酯多元醇PS-3152、30-50份聚醚多元醇SD-7100、2-3份泡沫 稳定剂、1.5-2.5份聚氨酯合成催化剂、环戊烷10-12份、7份HFC-245fa和1.6-1.8份水。
[0007] 本发明中，所述的聚醚多元醇SU-450L为本领域中常规市售产品，优选其粘度为 7000-9000mPa · s(25°C)，数均分子量590,羟值440-460mgK0H/g，水分小于O.lwt%;进一步 优选山东蓝星东大化工有限责任公司生产的聚醚多元醇SU-450L。
[0008] 本发明中，所述的聚酯多元醇PS-3152为本领域中常规市售产品，优选其粘度为 2000-3000mPa · s(25°C)，羟值300-330mgK0H/g，水分小于O.lwt%;进一步优选南京金陵斯 泰潘化学有限公司生产的聚酯多元醇PS-3152。
[0009] 本发明中，所述聚醚多元醇SD-7100为上海东大化学有限公司生产的市售商品，优 选粘度为6500-11500mPa · s(25°C)，官能度为4,羟值为300-330mgK0H/g，水分小于 0 · lwt% 〇
[0010] 本发明中，所述的泡沫稳定剂为硬质聚氨酯泡沫领域中常规使用的各类泡沫稳定 剂，优选硅酮类泡沫稳定剂，所述的硅酮类泡沫稳定剂优选泡沫稳定剂B8545或泡沫稳定剂 B8544等，所述的泡沫稳定剂B8545或泡沫稳定剂B8544的生产厂家优选赢创德固赛（中国） 投资有限公司。
[0011]本发明中，所述的聚氨酯合成催化剂为本领域中常规的用于硬质聚氨酯泡沫的催 化剂，可以使用胺类催化剂和/或有机金属催化剂;优选叔胺类催化剂，所述的叔胺类催化 剂优选N，N，N'，N"，N"_五甲基二亚乙基三胺、N，N-二甲基环己胺和TMR-2。当采用N，N，N'， N"，N"_五甲基二亚乙基三胺、N，N-二甲基环己胺和TMR-2的混合物为聚氨酯合成催化剂时， 所述的N，N，N'，N"，N"_五甲基二亚乙基三胺、所述的N，N-二甲基环己胺与所述的TMR-2的质 量比优选 1: (2~8): (2~3)，例如1:2:2、1:2.7:2、1:3.6:2.4或1:7.5:3。
[0012] 本发明中，所述的五氟丙烷(HFC-245fa)可以为本领域中常规市售HFC-245fa，优 选生产厂家为霍尼韦尔（中国）有限公司。
[0013]本发明中，所述的水优选去离子水。
[0014]本发明的所述的组合聚醚原料组合物，优选按重量份计包括下述原料组分:30-50 份聚醚多元醇SU-450L、20-30份聚酯多元醇PS-3152、30-50份聚醚多元醇SD-7100、2-3份泡 沫稳定剂B8544、0.2-0.3份N，N，N'，N"，N"_五甲基二亚乙基三胺、0.8-1.5份叱^二甲基环 己胺、〇. 6份TMR-2、10-12份环戊烷、7份HFC-245f a和 1.6-1.8份水。
[0015] 本发明还提供了一种组合聚醚的制备方法，其包括以下步骤:将所述的组合聚醚 原料组合物除发泡剂外各成分按照质量分数均匀混合，再在l〇°C~15°C下将混合物与发泡 剂，混合均匀即得到组合聚醚。
[0016] 所述的组合聚醚的制备方法中，所述的混合优选在具有安全装置的混合釜中进 行，所述的具有安全装置的混合釜优选具有安全装置的不锈钢混合釜。所述的混合时间优 选0.5小时~1小时，例如45分钟。
[0017] 所述的组合聚醚的制备方法中，所述的混合物与发泡剂混合的温度优选14°C~15 V。
[0018] 所述的组合聚醚的制备方法中，所述的混合物与发泡剂混合的时间优选10分钟~ 1小时，例如15分钟。
[0019] 本发明还提供了所述的组合聚醚的制备方法制得的组合聚醚。
[0020] 本发明还提供了一种用于制备硬质聚氨酯泡沫的组合物，其包括所述的组合聚醚 和多苯基多亚甲基多异氰酸酯，其中所述的组合聚醚和所述的多苯基多亚甲基多异氰酸酯 的质量比为（1:1.1)~（1:1.25)。
[0021 ]本发明中，所述的组合聚醚和异氰酸酯的质量比优选1:1.25。
[0022]本发明中，所述的多苯基多亚甲基多异氰酸酯为本领域常规使用的多苯基多亚甲 基多异氰酸酯，优选二苯基甲烷二异氰酸酯，进一步优选烟台万华化学有限公司生产的 PM200。
[0023] 本发明还提供了一种硬质聚氨酯泡沫的制备方法，其包括以下步骤:将所述的组 合聚醚和所述的多苯基多亚甲基多异氰酸酯按照质量比（1:1.1)~（1:1.25)的比例进行混 合、发泡，即得到硬质聚氨酯泡沫。
[0024] 在所述的硬质聚氨酯泡沫的制备方法中，所述的混合、发泡优选采用高压机器进 行混合、发泡。所述的混合、发泡的温度优选18°C~20°C。所述的混合、发泡的时间优选7分 钟~15分钟，例如8分钟。
[0025] 本发明还提供了所述的硬质聚氨酯泡沫的制备方法制得的硬质聚氨酯泡沫。
[0026] 本发明还提供了所述的硬质聚氨酯泡沫作为保温材料的应用。所述的应用优选电 热水器领域。
[0027] 在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳 实例。
[0028] 本发明所用试剂和原料均市售可得。
[0029] 本发明的积极进步效果在于：本发明通过对聚醚体系的调整，通过环戊烷复配 HFC-245fa为发泡剂替代HCFC-141B发泡的聚氨酯，具有零0DP值、低导热系数等优点，完全 符合电热水器行业中替代HCFC-141B的环保要求，能够达到替代HCFC-141B的要求。本发明 的组合聚醚在使用时，可将其与异氰酸酯混合、注到外壳与内胆之间进行发泡