一种聚氨酯发泡材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及聚氨酯发泡材料技术领域，具体公开了一种聚氨酯发泡材料及其制备方法，所述的聚氨酯发泡材料书以植物油多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、表面活性剂、扩链剂、交联剂和泡沫稳定剂为原料制成的。本发明专利技术采用式I所示的化合物为表面活性剂，其活性高，可以降低溶液表面张力，形成胶束，起到增溶作用，使物料很好的相溶，进一步提高物料的溶解度；且本发明专利技术提供通过控制植物油多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、表面活性剂、扩链剂、交联剂和泡沫稳定剂的质量比以及反应条件，有效的使泡孔分布均匀，从而可以降低聚氨酯发泡材料的导热系数，提高聚氨酯发泡材料的保温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯发泡材料及其制备方法
本专利技术涉及聚氨酯发泡材料
，具体涉及一种聚氨酯发泡材料及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯发泡材料是以聚合物为基体材料，通过物理或化学方法使内部产生大量的泡孔结构。聚氨酯发泡材料是由异氰酸酯与多元醇反应而制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合体。由于发泡材料独特的泡孔结构赋予了其一系列优良性能，如密度低、隔热隔音、比强度高、缓冲、保温性能好等，因此在包装业、工业、农业、交通运输业、军事工业、航天工业以及日用品等领域具有广泛应用。其保温性能是各种泡沫材料中最优的，同时，聚氨酯发泡材料具有优异的材料强度，是目前冰箱、太阳能、热力管道、建筑、冷链等保温领域常用的保温材料。但是现有的用于保温行业的聚氨酯材料的导热系数不是太低，保温性能不够优良。且现有技术中的表面活性剂在应用过程中，若添加量少，会出现分层的现象，其混溶性不好，而加多了会影响性能。现基于此，确有必要提供一种新的聚氨酯发泡材料及其制备方法，以解决上述问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种聚氨酯发泡材料，以解决聚氨酯发泡材料存在的导热系数过高，保温性能不好的问题。本专利技术还要解决的技术问题是提供上述聚氨酯发泡材料的制备方法。为了解决上述第一个技术问题，本专利技术公开了一种聚氨酯发泡材料，以植物油多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、表面活性剂、扩链剂、交联剂和泡沫稳定剂为原料制成。其中，所述的表面活性剂为式Ⅰ所示的化合物；其中，所述的植物油多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、表面活性剂、扩链剂、交联剂和泡沫稳定剂的质量比为105-110:95-100:45-55:5-20:2-7:1-2:0.5-2:10-25，优选为108:96:50:10:4:1.5:0.5:15。其中，所述的植物油多元醇的羟值为400-500mgKOH/g；其中，所述的植物油多元醇来源于芝麻油、花生油、大豆油、棉花籽油等。其中，所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)和碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯中至少两个组分的混合物；优选地，所述的异氰酸酯为PAPI与MDI的混合物；进一步优选地，两者的质量比为6:4。其中，所述的发泡剂为三氟碘甲烷、1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)和五氟丁烷(HFC-365mfc)中的任意一种或几种组合，优选为HFC-245fa。其中，所述的催化剂为1,5,7-三叠氮双环(4,4,0)癸-5-烯(TBD)、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)和1,5-二氮杂双环(4,3,0)壬-5-烯中(DBN)的任意一种或几种组合；优选地，所述的催化剂为TBD与DBU的混合物；进一步优选地，两者的质量比为7:3。其中，所述的扩链剂为1,4-丁二醇(BDO)、1,6-己二醇和甘油中的任意一种，优选为BDO。其中，所述的交联剂为2,2-二羟甲基丁醇(TMP)和过氧化二异丙苯中的任意一种或两种组合，优选TMP。其中，所述的泡沫稳定剂为有机硅泡沫稳定剂AK-8805。为解决上述第二个技术问题，本专利技术公开了上述聚氨酯发泡材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按照配方比将植物油多元醇、催化剂、表面活性剂、扩链剂和交联剂加入到反应釜中，于50-60℃，以600-800r/min的转速搅拌30-40min，然后再加入一半发泡剂继续搅拌20-25min；(2)按照配方比将异氰酸酯和泡沫稳定剂加入到另一反应釜中于60-70℃，以270-350r/min的转速搅拌20-30min，然后再加入一半发泡剂继续搅拌15-20min；(3)通过枪头混合步骤(1)和步骤(2)的物料，并注入发泡目标腔体中进行发泡得到聚氨酯发泡材料，发泡目标腔体的温度为35-40℃，枪头流速为900-1000g/s。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下优势：(1)本专利技术提供了一种聚氨酯发泡材料及其制备方法，通过控制植物油多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、表面活性剂、扩链剂、交联剂和泡沫稳定剂的质量比，以及反应条件，同时通过采用式I所示的化合物为表面活性剂，可有效的使泡孔分布均匀，从而可以降低聚氨酯发泡材料的导热系数，提高聚氨酯发泡材料的保温性能，还可以降低聚氨酯发泡材料的密度，提高聚氨酯发泡材料的压陷强度、伸长率、撕裂强度。(2)本专利技术采用催化剂1,5,7-三叠氮双环(4,4,0)癸-5-烯(TBD)、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)、1,5-二氮杂双环(4,3,0)壬-5-烯(DBN)的催化活性更高，用量更少，更经济环保。(3)本专利技术采用式I所示的化合物为表面活性剂，其活性高，可以降低溶液表面张力，形成胶束，起到增溶作用，使物料很好的相溶，进一步提高物料的溶解度和组合物料的均一性，且放置长时间如6个月不会出现分层，在南方北方不同气候不同温度环境下，都能够有很好的操作性。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术各原料的用量“份”为“重量份”。以下实施例中，若无特殊说明，所用的表面活性剂为式I所示，其反应路径如下所示：反应条件：1、将反应物a(150mmol，21.9g)，正己醇(100mL)加入到反应瓶里，在室温下反应2小时后过滤得到产物b。2、将反应物b(100mmol，12.8g)，十四烷酰氯(150mmol，36.9g)，碳酸氢钠(150mmol，15.75g)，水(100mL)，二氯甲烷(100mL)加入到反应瓶里，室温下反应6小时后过滤得到产物c。3、将水(100mL)，反应物c(50mmol，12.7g)和NaOH(100mmol，4.0g)添加到烧瓶中，50℃搅拌8小时后，趁热将溶液过滤来去除不溶性杂质。将滤液冷却至室温然后将温度调节至中性pH。产品从水中沉淀出来，过滤、洗涤、干燥得到表面活性剂。HRMS(ESI)forC20H40N2O3,m/z[M+H]+:calcd357.3072,found357.3113；1HNMR(300MHz,MeOD)δ4.31–4.18(m,1H,CHCOOH),2.61(t,J＝6.6Hz,2H,CH2NH2),2.31–2.10(m,2H,COCH2),1.55–1.21(m,28H,CH2),0.93(dd,J＝25.1,7.0Hz,3H,CH3).13CNMR(75MHz,MeOD)δ178.26(s),174.25(s),55.28(s),41.53(s),36.48(s),32.93(d,J＝1.5Hz),32.01(s),29.53(dd,J＝18.5,6.0Hz),25.99(s),23.25(d,J＝16.0H本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚氨酯发泡材料，其特征在于，以植物油多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、表面活性剂、扩链剂、交联剂和泡沫稳定剂为原料制成；/n其中，所述的表面活性剂为式Ⅰ所示的化合物；/n

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯发泡材料，其特征在于，以植物油多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、表面活性剂、扩链剂、交联剂和泡沫稳定剂为原料制成；
其中，所述的表面活性剂为式Ⅰ所示的化合物；





2.根据权利要求1所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述的植物油多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、表面活性剂、扩链剂、交联剂和泡沫稳定剂的质量比为105-110:95-100:45-55:5-20:2-7:1-2:0.5-2:10-25。


3.根据权利要求1所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述的植物油多元醇的羟值为400-500mgKOH/g。


4.根据权利要求1所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯和碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯中至少两个组分的混合物。


5.根据权利要求1所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述的发泡剂为三氟碘甲烷、1,1,3,3-五氟丙烷和五氟丁烷中的任意一种或几种组合。


6.根据权利要求1所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述的催化剂为1,5,7-三叠氮双环(4,4,0)癸-5-烯、1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭凯，蔡谨琳，方正，陶俊杰，陶惠新，陈可泉，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32