一种保温管道用全水发泡聚氨酯及其制备方法技术

本申请涉及高分子保温材料领域，具体公开了一种保温管道用全水发泡聚氨酯及其制备方法。聚氨酯所用原料包括黑料和白料，其中黑料为多甲基多苯基多异氰酸酯，白料包括聚醚多元醇A

【技术实现步骤摘要】
一种保温管道用全水发泡聚氨酯及其制备方法


[0001]本申请涉及高分子保温材料领域，更具体地说，它涉及一种保温管道用全水发泡聚氨酯及其制备方法。

技术介绍

[0002]保温管道被广泛应用于集中供热、供冷和热油的输送及暖室、冷库、煤矿、石化等行业的保温保冷工程，适合输送
‑
50～150℃范围内的各种介质。保温管从内到外包括工作钢管、保温层和保护管三个部分。工作钢管用于输送介质；保护管多采用高密度聚乙烯材料，主要在运输、安装及使用过程中起到保护作用；保温层则是使保温管道具有保温性能的关键部分，可保持管道输送介质的温度，同时还具有提高保温管道整体环刚度的作用。
[0003]聚氨酯发泡材料因其良好的物理力学性能，绝缘性能以及较高的比强度成为目前国际上最常用的保温材料，被广泛应用于制作保温管道中的保温层。现有的聚氨酯保温层的生产工艺主要分为喷涂法和注塑法，由于喷涂法具有发泡均匀、粘度较低、发泡速率较高等优势，被广泛应用于大型保温管道(内管直径＞0.8m)的保温层制作。
[0004]传统的聚氨酯发泡材料一般由聚醚多元醇与异氰酸酯在氯氟烃物理发泡剂的作用下反应制得。但是此类物理发泡剂具有较高的臭氧消耗值，会破坏臭氧层，引起温室效应等环境问题，因此，目前多采用绿色发泡路线，即采用水作为发泡剂制得聚氨酯发泡材料。但是由于全水发泡的聚氨酯泡沫缺少物理发泡剂的稀释，使得反应体系的黏度较高，并且发泡反应过程的反应速度较快、放热量较大，容易出现烧芯开裂等问题。因此，专利技术人认为，研究一种具有较高力学性能，不易烧芯开裂的全水发泡聚氨酯保温材料是非常有必要的。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本申请提供一种保温管道用全水发泡聚氨酯及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供的一种保温管道用全水发泡聚氨酯，采用如下的技术方案：一种保温管道用全水发泡聚氨酯，其特征在于，所述聚氨酯所用原料包括重量比为(100
‑
150):100的黑料和白料；所述黑料为多甲基多苯基多异氰酸酯；所述白料包括以下重量份的组分：聚醚多元醇A 30
‑
50份；聚醚多元醇B10
‑
20份；聚醚多元醇C10
‑
50份；聚醚多元醇D10
‑
20份；聚醚多元醇E0
‑
20份；催化剂2
‑
8份；泡沫稳定剂1
‑
3份；水1
‑
3份；
所述聚醚多元醇A官能度为4.5
‑
6，羟值为360
‑
450mgKOH/g，粘度为5000
‑
12000map
·
s；所述聚醚多元醇B官能度为3
‑
5，羟值为500
‑
1200mgKOH/g，粘度为600
‑
1600map
·
s；所述聚醚多元醇C官能度为3.5
‑
4.5，羟值为320
‑
380mgKOH/g，粘度为700
‑
1500map
·
s；所述聚醚多元醇D官能度为3
‑
4，羟值为300
‑
500mgKOH/g，粘度为2000
‑
4000map
·
s；所述聚醚多元醇E官能度为2
‑
3，羟值为300
‑
400mgKOH/g，粘度为2000
‑
30000map
·
s。
[0007]通过采用上述技术方案，在本申请中，多甲基多苯基多异氰酸酯采用亨斯迈的异氰酸酯5005；聚醚多元醇A是以蔗糖、二甘醇为起始剂，由环氧丙烷聚合而成的聚醚多元醇A；聚醚多元醇B是以甘油为起始剂，由环氧丙烷聚合而成的聚醚多元醇B；聚醚多元醇C是以乙二醇为起始剂，由环氧丙烷聚合而成的聚醚多元醇C；聚醚多元醇D是以甘油为起始剂，由环氧乙烷聚合而成的聚醚多元醇D；聚醚多元醇E是以邻苯二甲酸酐
‑
二乙二醇聚合而成的聚醚多元醇E。
[0008]本申请通过采用多种不同官能度和羟值的聚醚多元醇混合搭配与多甲基多苯基多异氰酸酯发生反应，使得聚合基体中形成较多数量的氨基甲酸酯链段，增加了聚合基体中硬段结构的数量；同时反应得到的聚氨酯泡沫聚合物基体中的体型聚合物数量增多，线性聚合物数量减少，使得聚氨酯泡沫中聚合物树脂整体的交联程度较高，从而明显增强了聚氨酯泡沫的力学性能，制得的聚氨酯保温材料不易烧芯开裂。
[0009]并且，本申请还利用多种聚醚多元醇之间不同官能度和羟值的搭配，加快了大分子链的增长速度和凝胶反应速度，缩短了聚氨酯泡沫的固化时间，当反应过程中的气泡尚没达到最大时，基体树脂就已交联成网络状结构，并形成了固体泡沫，使得聚氨酯泡沫的平均孔径减小。根据泡沫成型理论可知，泡沫孔径变小，泡膜孔径的支柱增大，抵抗外界变形的能力增强，聚氨酯泡沫的力学性能增强。同时，在反应过程中聚氨酯泡沫的泡孔壁过早的失去粘弹性，减少了排液及并泡现象的发生，降低了聚氨酯泡沫中大气泡生成的几率，从而提高了聚氨酯泡沫孔径的均匀性，进一步增强了聚氨酯泡沫的力学性能。
[0010]除此之外，保温层的厚度越厚，全水发泡的放热量越大，保温层越易烧芯开裂，而本申请的聚氨酯泡沫适用于生产1420
‑
1620cm的大管径保温管道，其形成的保温层可在150mm的厚度下不烧芯开裂，表观平整，并且气味低。
[0011]综上所述，本申请通过采用多种不同官能度和羟值的聚醚多元醇混合搭配使用，增加了聚合基体中硬段结构的数量，增强了聚氨酯泡沫中聚合物树脂整体的交联程度，缩小了聚氨酯泡沫的平均孔径，提高了聚氨酯泡沫孔径的均匀性，从聚氨酯基体树脂的化学结构和聚氨酯泡沫的孔径结构两方面提高了聚氨酯泡沫的力学性能，使得制得的聚氨酯保温材料在较大的厚度下不易烧芯开裂。
[0012]优选的，所述黑料和白料的重量比为(135
‑
140):100。
[0013]通过采用上述技术方案，本申请进一步控制黑料和白料之间的重量比，进一步增强了聚氨酯泡沫的力学性能，使得制得的聚氨酯泡沫保温材料不易烧芯开裂。
[0014]优选的，所述催化剂包括重量比为(0.01
‑
0.02):(0.1
‑
2):(0.1
‑
3):(0.1
‑
4):(0.1
‑
3):(0.1
‑
2)的二月桂酸二丁基锡、五甲基二乙烯三胺、N,N
‑
二甲基环己胺、三(二甲氨基丙基)六氢三嗪、Dabco 33
‑
LV和醋酸钾催化剂。
[0015]通过采用上述技术方案，本申请采用多种催化剂混合搭配使用，可以提高聚氨酯泡沫凝胶速度，加快聚氨酯泡沫后熟化，平衡整个发泡过程，使得发泡反应平稳进行，提高了聚氨酯泡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种保温管道用全水发泡聚氨酯，其特征在于，所述聚氨酯所用原料包括重量比为(100
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150):100的黑料和白料；所述黑料为多甲基多苯基多异氰酸酯；所述白料包括以下重量份的组分：聚醚多元醇A30
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50份；聚醚多元醇B10
‑
20份；聚醚多元醇C10
‑
50份；聚醚多元醇D10
‑
20份；聚醚多元醇E0
‑
20份；催化剂2
‑
8份；泡沫稳定剂1
‑
3份；水1
‑
3份；所述聚醚多元醇A官能度为4.5
‑
6，羟值为360
‑
450mgKOH/g，粘度为5000
‑
12000map
·
s；所述聚醚多元醇B官能度为3
‑
5，羟值为500
‑
1200mgKOH/g，粘度为600
‑
1600map
·
s；所述聚醚多元醇C官能度为3.5
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4.5，羟值为320
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380mgKOH/g，粘度为700
‑
1500map
·
s；所述聚醚多元醇D官能度为3
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4，羟值为300
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500mgKOH/g，粘度为2000
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4000map
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s；所述聚醚多元醇E官能度为2
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3，羟值为300
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400mgKOH/g，粘度为2000
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30000map
·
s。2.根据权利要求1所述的一种保温管道用全水发泡聚氨酯，其特征在于，所述黑料和白料的重量比为（135
‑
140）:100。3.根据权利要求1所述的一种保温管道用全水发泡聚氨酯，其特征在于，所述催化剂包括重量比为（0.01
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：马丽红，殷正虎，梁辰，张凯，
申请(专利权)人：天津爱德加科技有限公司，
类型：发明
国别省市：