一种聚氨酯硬质泡沫组合物及制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种聚氨酯硬质泡沫组合物及制备方法和用途，其包括按质量比1：1.1

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯硬质泡沫组合物及制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及聚氨酯材料领域，具体涉及一种用于制备增韧硬质聚氨酯泡沫材料的组合物以及由所述组合物制备的聚氨酯硬质泡沫。

技术介绍

[0002]聚氨酯硬质泡沫由于其突出的机械性能以及隔热性能，在交通运输业、建筑业、冷藏冷冻设备及冷库、管道及罐体保温以及军事航天等领域一直有着广泛的应用。近年来，随着科技的发展以及材料使用环境的逐渐苛刻，对材料的部分性能有着越来越高的要求，其中在聚氨酯硬泡方面在保证导热系数较低的情况下需要材料具有良好的机械性能(压缩强度、冲击强度等)。
[0003]聚氨酯硬质泡沫的脆性限制了其在某些领域的应用，在现有的技术中有将橡胶粒子等弹性粒子引入到聚氨酯硬质泡沫中提高材料韧性的，但橡胶粒子等弹性粒子易产生聚集而导致应力集中，使材料破坏；另一种方法是大量引入含柔性链的多元醇，虽然提高材料的韧性，但大量引入柔性链多元醇使聚氨酯硬质泡沫本身的压缩强度、拉伸强度以及尺寸稳定性等性能下降明显。
[0004]为改善聚氨酯硬质泡沫的增韧效果，现有技术从聚氨酯原料方面做了一定的研究，得到了相应的解决手段：如CN105713166A提供了一种有机
‑
无机杂化材料增强增韧硬质聚氨酯泡沫的解决方案，但是其密度偏高，保温性能下降明显；CN104325588A提供了一种超高分子量聚乙烯纤维增强增韧聚氨酯泡沫材料的方法，但是超高分子量聚乙烯会产生聚集，导致增强增韧效果降低；CN112574551A提供了一种使用改性纳米碳酸钙以及纤维增强聚氨酯硬质泡沫的解决方案，虽然具有优异的力学性能和热稳定性，但是其密度增加明显并且保温性能、韧性下降；《水下保温高密度聚氨酯硬泡的制备与性能研究》提供了一种调节原料聚醚4110和聚醚3050的用量来满足性能要求的解决方案，虽然在一定程度上符合应用要求，但受主体聚醚影响较大，不能同时增加泡沫的韧性与强度，限制较大。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是如何制备具有高强度性能的同时具有良好韧性的聚氨酯硬质泡沫。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种聚氨酯硬质泡沫组合物及制备方法，通过引入含有活泼氢的热致性液晶小分子二元醇作为扩链剂，使聚氨酯泡沫具有超高的热稳定性，增加泡沫强度，同时引入端羟基聚丁二烯以及聚烯烃增韧剂协同作用，从泡沫骨架分子链柔顺性以及“海岛”结构改善泡沫硬而脆的问题，泡沫在保证低导热系数的情况下具有强化的压缩强度以及韧性，并且形成一种高温相变材料，进一步提高材料在高温环境苛刻条件下的保温性能。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种聚氨酯硬质泡沫组合物，其中包括组分A和组分B，其中，组分A和组分B质量比
为1：1.1
‑
2，优选1：1.1
‑
1.8；
[0009]所述组分A中各原料按质量份包括：
[0010][0011][0012]所述组分B为多苯基甲烷多异氰酸酯。
[0013]本专利技术中，所述聚酯多元醇选自芳香族聚酯多元醇，所述芳香族聚酯多元醇的单体为芳香族二元羧酸(或酸酐、酯)与二元醇(和/或多元醇)，所述芳香族二元羧酸(或酸酐、酯)优选邻苯二甲酸酐、对苯二甲酸、邻苯二甲酸中的一种或多种；
[0014]优选地，所述芳香族聚酯多元醇选自南京金陵斯泰潘化学有限公司的PS
‑
3152、PS
‑
2452、PS
‑
2002和江苏富盛新材料有限公司的CF
‑
6300、CF
‑
6200中的一种或多种，更优选南京金陵斯泰潘的PS
‑
3152和/或江苏富盛的CF
‑
6200。
[0015]本专利技术中，所述聚醚多元醇选自聚醚多元醇1和/或聚醚多元醇2；
[0016]所述聚醚多元醇1，起始剂为甘油，聚合单体为环氧丙烷，羟值为100
‑
600mgKOH/g，优选万华化学A303、A305、A307和A310中的一种或多种；
[0017]所述聚醚多元醇2，起始剂为山梨醇和/或蔗糖，聚合单体为环氧丙烷，羟值为300
‑
600mgKOH/g，优选万华化学SYPG
‑
086、A29
‑
1和天津三石化450L中的一种或多种。
[0018]本专利技术中，所述聚烯烃多元醇为端羟基聚丁二烯；
[0019]优选地，所述端羟基聚丁二烯的聚合单体为丁二烯，数均分子量为500
‑
5000，优选数均分子量为1000
‑
2000。
[0020]本专利技术中，所述扩链剂选自含有活泼氢的热致性液晶小分子二元醇，分子量为400
‑
1000；
[0021]优选地，所述含有活泼氢的热致性液晶小分子二元醇具有如式1所示的结构：
[0022]式中，R表示为不同取代位置以及不同类型的二元酚中的刚性基团，优选为
[0023]R
’
表示为不同亚甲基含量的氯醇中的亚甲基基团，优选为n取值为2
‑
6的整数；
[0024]优选地，所述含有活泼氢的热致性液晶小分子二元醇由氯醇与含刚性基团的二元酚反应制得；所述氯醇选自2
‑
氯乙醇、3
‑
氯
‑1‑
丙醇、4
‑
氯
‑1‑
丁醇、5
‑
氯
‑1‑
戊醇、6
‑
氯
‑1‑
己醇中的一种或多种；所述含刚性基团的二元酚由4，4
‘‑
二氟二苯甲酮与含有芳环的二元酚反应制得，其中，所述含有芳环的二元酚选自对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、联苯二酚、双酚A、双酚S和双酚F中的一种或多种；
[0025]本专利技术所述由氯醇与含刚性基团的二元酚反应制备含有活泼氢的热致性液晶小分子二元醇扩链剂的方式是本领域已知的，本领域技术人员可以参照已公开的任意方法，根据实际需要制备得到所需结构的二元醇；在一些实施方案中，制备方法为：将4，4
‘‑
二氟二苯甲酮与含有芳环的二元酚反应生成含有连续芳环的含刚性结构的二元酚；然后将反应获得的二元酚与6
‑
氯
‑1‑
己醇在乙醇中进行反应，得到所述含有活泼氢的热致性液晶小分子二元醇。具体可参照《Novel Poly(ether ketone)arylates:Synthesis,Characterization and Properties》和《Thermal and Rheological Properties of a Liquid
‑
Crystalline Polyurethane》。
[0026]更优选地，所述扩链剂选自双(4
‑
(4
‑
((6...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯硬质泡沫组合物，其特征在于，包括组分A和组分B，其中，组分A和组分B质量比为1：1.1
‑
2，优选1：1.1
‑
1.8；所述组分A中各原料按质量份包括：所述组分B为多苯基甲烷多异氰酸酯。2.根据权利要求1所述的聚氨酯硬质泡沫组合物，其特征在于，所述聚酯多元醇选自芳香族聚酯多元醇，所述芳香族聚酯多元醇的单体为芳香族二元羧酸(或酸酐、酯)与二元醇(和/或多元醇)，所述芳香族二元羧酸(或酸酐、酯)优选邻苯二甲酸酐、对苯二甲酸、邻苯二甲酸中的一种或多种；优选地，所述芳香族聚酯多元醇选自南京金陵斯泰潘化学有限公司的PS
‑
3152、PS
‑
2452、PS
‑
2002和江苏富盛新材料有限公司的CF
‑
6300、CF
‑
6200中的一种或多种，更优选南京金陵斯泰潘的PS
‑
3152和/或江苏富盛的CF
‑
6200。3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯硬质泡沫组合物，其特征在于，所述聚醚多元醇选自聚醚多元醇1和/或聚醚多元醇2；所述聚醚多元醇1，起始剂为甘油，聚合单体为环氧丙烷，羟值为100
‑
600mgKOH/g，优选万华化学A303、A305、A307和A310中的一种或多种；所述聚醚多元醇2，起始剂为山梨醇和/或蔗糖，聚合单体为环氧丙烷，羟值为300
‑
600mgKOH/g，优选万华化学SYPG
‑
086、A29
‑
1和天津三石化450L中的一种或多种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的聚氨酯硬质泡沫组合物，其特征在于，所述聚烯烃多元醇为端羟基聚丁二烯；优选地，所述端羟基聚丁二烯的数均分子量为500
‑
5000，优选数均分子量为1000
‑
2000。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的聚氨酯硬质泡沫组合物，其特征在于，所述扩链剂选
自含有活泼氢的热致性液晶小分子二元醇，分子量为400
‑
1000；优选地，所述含有活泼氢的热致性液晶小分子二元醇具有如式1所示的结构：式中，R表示为二元酚中的刚性基团，优选为式中，R表示为二元酚中的刚性基团，优选为R
’
表示为氯醇中的亚甲基基团，优选为n取值为2
‑
6的整数。6.根据权利要求5所述的聚氨酯硬质泡沫组合物，其特征在于，所述含有活泼氢的热致性液晶小分子二元醇由氯醇与含刚性基团的二元酚反应制得；所述氯醇选自2
‑
氯乙醇、3
‑
氯
‑1‑
丙醇、4
‑
氯
‑1‑
丁醇、5
‑
氯
‑1‑
戊醇、6
‑
氯
‑1‑
己醇中的一种或多种；所述含刚性基团的二元酚由4，4
‘‑
二氟二苯甲酮与含有芳环的二元酚反应制得，其中，所述含有芳环的二元酚选自对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、联苯二酚、双酚A、双酚S和双酚F中的一种或多种；优选地，所述扩链剂选自双(4
‑
(4
‑
((6
‑
羟基己基)氧基)苯氧基)苯基)甲酮和/或双(4
‑
((4'
‑
((6
‑
羟基己基)氧基)
‑
[1,1'
‑
联苯基]
‑4‑
酰基)苯氧基)甲酮；其中所述双(4
‑
(4
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玮良，张文生，宋阔，高博，李雅迪，缪宝吉，韩惠，洪江徽，庞德政，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：