含聚酯多元醇和二氧化碳加合物的液态发泡混合物制造技术

本发明专利技术公开了一种液态发泡混合物，该发泡混合物由CO2加合物、溶剂和大分子多元醇组成，且三者的质量百分组成为：CO2加合物1～60％，溶剂1～97％，大分子多元醇2～98％；所述CO2加合物由接枝改性多胺聚合物和CO2组成，CO2和多胺聚合物主链以加合物的形式存在；所述多胺聚合物为分子链中含有4个及以上胺基的聚合物，分子量大于140；所述溶剂为碳原子数≤8，羟基和氨基总数为2～5的醇、胺和/或醇胺组成；所述大分子多元醇指主链结构中含有酯基、官能度不小于2的聚酯多元醇和/或主链结构中含有碳酸酯基、官能度不小于2的聚碳酸酯多元醇。官能度不小于2的聚碳酸酯多元醇。官能度不小于2的聚碳酸酯多元醇。

【技术实现步骤摘要】
含聚酯多元醇和二氧化碳加合物的液态发泡混合物


[0001]本专利技术涉及发泡剂的
，具体涉及一种可释放二氧化碳(CO2)的高分子溶液发泡混合物，特别涉及一种用于聚酯体系的聚氨酯发泡混合物。

技术介绍

[0002]聚氨酯泡沫广泛用于沙发、床垫、汽车坐垫、冰箱、管道和建筑保温等领域。一般而言，聚氨酯泡沫的生产往往需要大量的发泡剂，传统的发泡剂为低沸点氯氟烃(CFC)和氢氯氟烃(HCFC)化合物，其结构中含有氯原子，会破坏臭氧层；目前使用的发泡剂包括不含氯不破坏臭氧层的氢氟碳(HFC)化合物和含氟烯烃(HFO)化合物，但前者具有很强的温室效应，是造成全球变暖的元凶之一，后者在大气中的分解产物含三氟醋酸(CF3COOH)和氢氟酸(HF)，有可能造成酸污染，破坏生态环境。常见的发泡剂还包括烷烃类发泡剂(例如环戊烷)，这类发泡剂的性能与HFO类似，虽然对环境影响较小，但存在易燃易爆的风险。
[0003]由多胺聚合物和CO2反应形成加合物，该加合物受热可释放CO2用于聚氨酯发泡。该发泡剂的优点是室温下可以将CO2固定在多胺聚合物中，并可与聚氨酯原料混合，克服了气态CO2难以贮存在发泡原料中的缺点。在聚氨酯发泡过程中，该发泡剂吸收反应热，释放CO2用于发泡。这类发泡剂为固体，在聚氨酯原料中难以分散。中国专利CN 103965470 A公开了疏水改性聚乙烯亚胺的CO2加合物发泡剂，所用的疏水链为聚丙二醇链或烷基链，疏水改性一定程度上提高了发泡剂在聚氨酯原料中的分散性。中国专利CN 112457520A采用将疏水改性的聚乙烯亚胺和聚醚多元醇混合，然后吸收CO2原位生成疏水改性聚乙烯亚胺的CO2加合物发泡剂，该发泡剂以纳米颗粒的形式存在于聚醚多元醇中。这种方法大大提高了该发泡剂的分散性，但是也提高了发泡混合物的粘度，造成使用不便；粘度过高，有可能阻碍气泡的生长，甚至造成气泡破裂，导致发泡失败。
[0004]实际上，传统的聚氨酯发泡剂都是液态，很容易和其他液态原料混合，用于发泡。现有的CO2加合物发泡剂都是固态，使用起来很不方便。开发液态的CO2加合物发泡剂既可以保留CO2加合物发泡剂的环境友好的特点，又可以增加施工的方便性。
[0005]同时，在实际的聚氨酯发泡过程中，通常将除异氰酸酯以外的原料配制一个组分，称为白料，包括大分子多元醇、催化剂、匀泡剂、发泡剂，根据配方需要，还可以含有阻燃剂以及一些填料等助剂；异氰酸酯单独成为一个组分，称为黑料。在发泡过程中，黑白料通过混合头混合，可以直接注入模具(模塑发泡)，或者喷涂到基材上(喷涂发泡)，或者注入敞开的容器中(箱式发泡)，完成泡沫材料的制备。很多时候配料和喷涂是在不同地方，甚至不同企业进行的。通常要求白料要有一定的贮存时间(通常要求6个月)。而固体的CO2加合物发泡剂分散到白料中后，也容易团聚，不利于白料的长期贮存。

技术实现思路

[0006]本专利技术人针对现有的多胺聚合物的CO2加合物发泡剂使用不方便的特点，积极寻找其溶剂，希望开发出液态的CO2加合物发泡剂体系。该发泡剂为CO2加合物，分子结构上含
有烷基铵正离子和氨基甲酸根负离子组成的两性离子(为亲水结构)，一般的有机溶剂是难以溶解该发泡剂的。水可以溶解多胺聚合物的CO2加合物。但是水本身也是聚氨酯的发泡剂，引入过多的水，会导致所生成的聚合物结构中生成大量的脲键，泡沫变脆。同时水和多胺聚合物的CO2加合物发泡剂同时存在一个体系中，会给泡沫配方设计带来牵制。例如，为了得到低密度的泡沫，需要加大发泡剂用量；如果发泡剂中存在水，必然会加大水的用量，而水的增加就会增大异氰酸酯的用量，使泡沫变脆。也就是说密度低而软的泡沫就很难制备出来。另外，一般情况下多胺聚合物的CO2加合物发泡剂是需要疏水改性的(为了提高该发泡剂在聚氨酯原料中的分散能力；同时接枝改性会提高位阻，避免多胺聚合物释放CO2发泡以后形成的自由氨基和异氰酸酯过多的反应，这会导致泡沫交联密度过大，也会导致泡沫变脆)，疏水改性后在水中的溶解度会下降很多。因此，单纯的水作为多胺聚合物的CO2加合物发泡剂的溶剂是不合适的。
[0007]本专利技术人仔细研究了多胺聚合物的CO2加合物的分子结构，发现该结构所含的烷基铵正离子和氨基甲酸根负离子均可以形成氢键，于是积极探索含羟基和氨基的化合物作为多胺聚合物的CO2加合物的溶剂的可行性。经过大量探索，发现碳原子数≤8，羟基和氨基总数为2～5的醇、胺和/或醇胺可以溶解多胺聚合物的CO2加合物。同时所述的醇、胺和/或醇胺还可以和聚氨酯的原料之一异氰酸酯反应，成为聚氨酯泡沫制品的一部分。因此，所述的醇、胺和/或醇胺一方面溶解多胺聚合物的CO2加合物发泡剂(即多胺聚合物的CO2加合物发泡剂)，使该发泡剂可以和液态的聚氨酯原料充分混合，在泡沫制备过程中起到发泡剂的作用；同时所述的醇、胺和/或醇胺还可以与异氰酸酯反应，起到扩链剂的作用，最终成为泡沫材料的一部分。
[0008]同时，本专利技术人在使用多胺聚合物的CO2加合物和溶剂组成的液态发泡剂时，发现该液态发泡剂在聚酯多元醇(和/或聚碳酸酯)中可以形成均匀的混合物，可以长期保持透明的均相液体状态，从而获得了长期稳定的含CO2加合物的液态聚酯(聚碳酸酯)发泡体系，为配制含CO2加合物的聚酯型和聚碳酸酯型白料发泡体系奠定了基础。
[0009]本专利技术的目的之一是提供一种液态发泡混合物，其特征在于，该发泡混合物至少由CO2加合物、溶剂和大分子多元醇组成，且三者的质量百分组成为：CO2加合物1～60％，溶剂1～97％，大分子多元醇2～98％，CO2加合物和溶剂的质量比不超过70:30；所述CO2加合物由多胺聚合物和CO2组成，CO2和多胺聚合物以加合物的形式存在；或所述CO2加合物由接枝改性多胺聚合物和CO2组成，CO2和多胺聚合物主链以加合物的形式存在；所述多胺聚合物为分子链中含有4个及以上胺基的聚合物，胺基所连原子为碳原子，其结构为直链、支化、超支化中的至少一种，分子量大于140；所述溶剂为碳原子数≤8，羟基和氨基总数为2～5的醇、胺和/或醇胺组成；且为反应性溶剂，即溶剂既可以溶解所述CO2加合物，又可以与发泡体系中的其它物质发生化学反应，成为泡沫的一部分；所述大分子多元醇指主链结构中含有酯基、官能度不小于2的聚酯多元醇和/或主链结构中含有碳酸酯基、官能度不小于2的聚碳酸酯多元醇；所述聚酯多元醇包括但不限于含端羟基的聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇乙二醇酯、聚己内酯、聚羟丁酯、聚羟戊酯、聚乳酸、聚乙醇酸、聚乳酸乙醇酸共聚酯；所述聚碳酸酯多元醇包括但不限于含端羟基的聚六亚甲基碳酸酯二醇、聚碳酸己二醇戊二醇酯、聚碳酸丁二醇己二醇。
[0010]所述液态发泡混合物实际上处于所述CO2加合物、溶剂和大分子多元醇三元相图
的均相区。所述混合物是热力学稳定的均相物质，可以长期存在。在实际使用过程中，可以根据需要将泡沫配方的其他组分，如催化剂、匀泡剂(通常这些物质也是液态，且用量很少)等和所述液态发泡混合物混合组成白料，也可以长期稳定存在。
[0011]实际本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液态发泡混合物，其特征在于，该发泡混合物至少由CO2加合物、溶剂和大分子多元醇组成，且三者的质量百分组成为：CO2加合物1～60％，溶剂1～97％，大分子多元醇2～98％，CO2加合物和溶剂的质量比不超过70:30；所述CO2加合物由多胺聚合物和CO2组成，CO2和多胺聚合物以加合物的形式存在；或所述CO2加合物由接枝改性多胺聚合物和CO2组成，CO2和多胺聚合物主链以加合物的形式存在；所述多胺聚合物为分子链中含有4个及以上胺基的聚合物，胺基所连原子为碳原子，其结构为直链、支化、超支化中的至少一种，分子量大于140；所述溶剂为碳原子数≤8，羟基和氨基总数为2～5的醇、胺和/或醇胺组成；且为反应性溶剂，即溶剂既可以溶解所述CO2加合物，又可以与发泡体系中的其它物质发生化学反应，成为泡沫的一部分；所述溶剂可以包含水，水的含量不超过总溶剂质量的40％；所述大分子多元醇指主链结构中含有酯基、官能度不小于2的聚酯多元醇和/或主链结构中含有碳酸酯基、官能度不小于2的聚碳酸酯多元醇。2.根据权利要求1所述的液态发泡混合物，其特征在于，所述液态发泡混合物由CO2加合物、溶剂和大分子多元醇组成，且三者的质量百分组成为：CO2加合物1～30％，溶剂5～40％，大分子多元醇60～90％，CO2加合物和溶剂的质量比不超过70:30。3.根据权利要求1所述的液态发泡混合物，其特征在于，所述溶剂为乙二醇、1,2
‑
丙二醇、1,3
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丙二醇、丁二醇，戊二醇，甘油、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、1,2
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丙二胺、1,3
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丙二胺、一缩二乙二醇、二甘醇胺当中的至少一种；所述丁二醇为1,4
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丁二醇或1,4
‑
丁二醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢兴益，蒋洋，张鹏，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：