一种聚氨酯发泡材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及化学材料领域，特别涉及一种聚氨酯发泡材料及其制备方法。聚氨酯发泡材料，由聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以质量比例为1:0.95-1混合发泡固化而成。本发明提供的聚氨酯发泡材料，硬度高，表面邵氏硬度达55HD以上；弯曲强度大，达20MPa以上；重量轻，密度为300-500kg/m3，且得到的聚氨酯发泡材料可刨、可锯、易切割，节能环保，满足其广泛应用的需求。聚氨酯发泡材料的制备方法，将聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI混合后反应，反应条件为：温度20-35℃，压力0.2-0.8MPa，搅拌速度200-300r/min，反应30-40min即得，制备方法简单易行，且耗能低。
【专利说明】一种聚氨酯发泡材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学材料领域，具体而言，涉及一种聚氨酯发泡材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚氨酯发泡材料具有重量轻、独特的隔热保温性能，具优良的防水性能，保温、防 水合二为一，质量好，使用寿命长，无氟发泡，适应环境宽等优点，被广泛应用于家具、建材 等领域。但是，现有的聚氨酯发泡材料具有硬度低，弯曲强度低等缺陷，限制了其应用。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种聚氨酯发泡材料及其制备方法，以解决上述的问题。
[0004] 在本发明的实施例中提供了一种聚氨酯发泡材料，由聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合 MDI以质量比例为1:0. 95-1混合发泡固化而成。
[0005] 优选地，所述聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇 95-105份、表面活性剂2-2. 5份、催化剂1-2. 35份、发泡剂5-10份。
[0006] 优选地，所述聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇 100-102份、表面活性剂2-2. 5份、催化剂1. 5-2份、发泡剂7-8份。
[0007] 优选地，所述聚醚多元醇由以下方法制备：在胺类催化剂的作用下，以蔗糖二元醇 为起始剂，加热至100°c以上将环氧丙烷开环聚合而成；
[0008] 所述聚醚多元醇的羟值为350-450mgK0H/g ;25 °C条件下，其粘度为 2500-10000mPa · s〇
[0009] 优选地，所述表面活性剂为硅酮表面活性剂。
[0010] 优选地，所述催化剂为复合催化剂，所述复合催化剂由二甲基环己胺、AM-1、三乙 烯二胺和二甲基苄胺复合而成；其中，所述二甲基环己胺和三乙烯二胺均占所述聚醚多元 醇重量的0. 5-1 %，所述AM-ι和二甲基苄胺均占所述聚醚多元醇重量的0. 05-0. 1 %。
[0011] 优选地，所述发泡剂为二氯一氟乙烷、141B发泡剂、245fa发泡剂中的任一种或多 种。
[0012] 本发明的实施例还提供了聚氨酯发泡材料的制备方法，将所述聚氨酯硬泡组 合聚醚和聚合MDI混合后反应，反应条件为：温度20-35°C，压力0. 2-0. 8MPa，搅拌速度 200-300r/min，反应 30-40min 即得。
[0013] 优选地，所述温度为25_30°C。
[0014] 优选地，所述压力为0· 4-0. 6MPa。
[0015] 优选地，所述搅拌速度为250-280r/min。
[0016] 本发明实施例提供的聚氨酯发泡材料，由聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI (多亚 甲基多苯基异氯酸酯）以一定的比例混合后发泡固化而成，得到的聚氨酯发泡材料硬度 高，表面邵氏硬度达55HD以上；弯曲强度大，达20MPa以上；重量轻，密度为300-500kg/m 3， 具有优异的综合性能。并且得到的聚氨酯发泡材料可刨、可锯、易切割，节能环保，满足其广 泛应用的需求。本发明的实施例还提供了聚氨酯发泡材料的制备方法，制备方法简单易行， 且耗能低。
【具体实施方式】
[0017] 下面通过具体的实施例子对本发明做进一步的详细描述。
[0018] 在本发明的实施例中提供了一种聚氨酯发泡材料，由聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合 MDI以质量比例为1:0. 95-1混合发泡固化而成。
[0019] 本发明实施例提供的聚氨酯发泡材料，由聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以一定 的比例混合后发泡固化而成，得到的聚氨酯发泡材料硬度高，表面邵氏硬度达55HD以上； 弯曲强度大，达20MPa以上；重量轻，密度为300-500kg/m 3,具有优异的综合性能。并且得到 的聚氨酯发泡材料可刨、可锯、易切割，节能环保，满足其广泛应用的需求。
[0020] 优选地，所述聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇 95-105份、表面活性剂2-2. 5份、催化剂1-2. 35份、发泡剂5-10份。各组分以该配比制成 的聚氨酯硬泡组合聚醚用于制备聚氨酯发泡材料，得到的聚氨酯发泡材料硬度性能佳，弯 曲强度更大。
[0021] 进一步地，所述聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇 100-102份、表面活性剂2-2. 5份、催化剂1. 5-2份、发泡剂6-8份。
[0022] 优选地，所述聚醚多元醇由以下方法制备：在胺类催化剂的作用下，以蔗糖二元醇 为起始剂，加热至l〇〇°C以上将环氧丙烷开环聚合而成；
[0023] 所述聚醚多元醇的羟值为350-450mgK0H/g ;25 °C条件下，其粘度为 2500-10000mPa · s〇
[0024] 以该方法制备的聚醚多元醇羟值为350-450mgK0H/g ;25 °C条件下，其粘度为 2500-10000mPa · s，其性能优良，与聚氨酯硬泡组合聚醚的其他组分协同增强配合，与聚合 MDI反应后得到的聚氨酯发泡材料硬度性能佳，成形性好，弯曲强度更大。
[0025] 优选地，所述表面活性剂为硅酮表面活性剂。硅酮表面活性剂为非水解型表面活 性剂，主要用于生产低密度的软质聚氨酯泡沫塑料，使用该表面活性剂，制得的聚氨酯发泡 材料不仅密度小，成型性好，质地均匀；与其他成分协同增强配合，得到的聚氨酯发泡材料 还具有更高的硬度，并且其弯曲强度优异。
[0026] 优选地，所述催化剂为复合催化剂，所述复合催化剂由二甲基环己胺、AM-1、三乙 烯二胺和二甲基苄胺复合而成；其中，所述二甲基环己胺和三乙烯二胺均占所述聚醚多元 醇重量的0. 5-1 %，所述AM-ι和二甲基苄胺均占所述聚醚多元醇重量的0. 05-0. 1 %。
[0027] 二甲基环己胺是一种低粘度的中等活性胺类催化剂，用于冰箱硬泡、板材、喷涂、 现场灌注聚氨酯硬泡。该催化剂对凝胶和发泡都有催化作用，对硬泡的发泡反应和凝胶反 应提供较平衡的催化性能，它对水与异氰酸酯的反应（发泡反应）的催化更强，同时对多元 醇与异氰酸酯的反应也有适中的催化性，它是泡沫反应的强初始催化剂；AM-1是聚氨酯软 泡的高效催化剂，主要用于软泡制品的配方中，也可作为硬泡的辅助催化剂，以改进大容量 冰箱TO发泡体的流动性，该品催化活性大，发泡速度快，制品具有高韧性以及高承载性；三 乙烯二胺用于生产聚氨酯泡沫的基本催化剂，室温固化硅橡胶、聚氨酯橡胶、聚氨酯涂料的 催化剂等，也是聚氨酯泡沫塑料硬化剂，还是环氧树脂固化聚合催化剂、乙烯聚合催化剂、 环氧化物催化剂等；二甲基苄胺在聚氨酯行业是聚酯型聚氨酯块状软泡、聚氨酯硬泡及胶 黏剂涂料的催化剂，主要用于硬泡，可使聚氨酯泡沫具有良好的前期流动性和均匀的泡孔， 泡沫体与基材间有较好的黏结力。将这几种特定的催化剂联合使用，其催化效果好，反应充 分且快速，在20-35°C，压力0. 2-0. 8MPa，搅拌速度200-300r/min，反应30-40min即可得到 聚氨酯发泡材料，并且得到的聚氨酯发泡材料质地均一，性能优异。
[0028] 优选地，所述发泡剂为二氯一氟乙烷、141B发泡剂、245fa发泡剂中的任一种或多 种。发泡剂就是使对象物质成孔的物质，经验证，使用这几种发泡剂，发泡效果好，成孔大小 适宜，成孔均匀，得到的聚氨酯发泡材料硬度高，耐弯曲。
[0029] 本发明的实施例还提供了聚氨酯发泡材料的制备方法，将所述聚氨酯硬泡组 合聚醚和聚合MDI混合后反应，反应条件为：温度20-35°C，压力0. 2-0. 8MPa，搅拌速度 200-300r/min，反应30-40min即得。该聚氨酯发泡材料的制备方法简单易行，能耗小。其 反应可以放入反应釜中进行，通过设置反应釜的各参数，实现整个制备过程的自动化，节约 了人力，且制得的聚氨酯发泡材料性能均一。
[0030] 为了使各物质更好的反应，且反应均一，优选地，所述温度为25-30°C。
[0031] 为了更好将各物质进行反应，且得到的聚氨酯发泡材料成孔大小适宜，成孔均一， 得到的聚氨酯发泡材料性能优异，优选地，所述压力为〇. 4-0. 6MPa。
[0032] 为了各物质成分的充分反应，得到的聚氨酯发泡材料质地均一，且性能优异，优选 地，所述搅拌速度为250-280r/min。
[0033] 本发明实施例提供的聚氨酯发泡材料，由聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以一定 的比例混合后发泡固化而成，得到的聚氨酯发泡材料硬度高，表面邵氏硬度达55HD以上； 弯曲强度大，达20MPa以上；重量轻，密度为300-500kg/m 3,具有优异的综合性能。并且得到 的聚氨酯发泡材料可刨、可锯、易切割，节能环保，满足其广泛应用的需求。本发明的实施例 还提供了聚氨酯发泡材料的制备方法，制备方法简单易行，且耗能低。
[0034] 实施例1
[0035] 将聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以重量比例为1:0. 95混合后反应，反应条件 为：温度20°C，压力0. 2MPa，搅拌速度200r/min，反应30min即得聚氨酯发泡材料；
[0036] 聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇95份、硅酮表面活 性剂2份、复合催化剂1. 045份、二氯一氟乙烷5份；
[0037] 其中，聚醚多元醇由以下方法制备：在胺类催化剂的作用下，以蔗糖二元醇为起始 齐U，加热至l〇〇°C以上将环氧丙烷开环聚合而成；聚醚多元醇的羟值为350-450mgK0H/g ; 25°C条件下，其粘度为2500-10000mPa · s ;
[0038] 复合催化剂由二甲基环己胺、AM-1、三乙烯二胺和二甲基苄胺复合而成；其中，所 述二甲基环己胺和三乙烯二胺均占所述聚醚多元醇重量的0. 5 %，所述AM-1和二甲基苄胺 均占所述聚醚多元醇重量的〇. 05%。
[0039] 实施例2
[0040] 将聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以重量比例为1:0. 98混合后反应，反应条件 为：温度25°C，压力0. 4MPa，搅拌速度250r/min，反应40min即得聚氨酯发泡材料；
[0041] 聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇100份、硅酮表面活 性剂2. 2份、复合催化剂1. 5份、141B发泡剂7份；
[0042] 其中，聚醚多元醇由以下方法制备：在胺类催化剂的作用下，以蔗糖二元醇为起始 齐U，加热至l〇〇°C以上将环氧丙烷开环聚合而成；聚醚多元醇的羟值为350-450mgK0H/g ; 25°C条件下，其粘度为2500-10000mPa · s ;
[0043] 复合催化剂由二甲基环己胺、AM-1、三乙烯二胺和二甲基苄胺复合而成；其中，所 述二甲基环己胺和三乙烯二胺分别占所述聚醚多元醇重量的0. 65 %、0. 7 %，所述AM-1和 二甲基苄胺均占所述聚醚多元醇重量的〇. 075%。
[0044] 实施例3
[0045] 将聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以重量比例为1:1混合后反应，反应条件为：温 度30°C，压力0. 6MPa，搅拌速度280r/min，反应35min即得聚氨酯发泡材料；
[0046] 聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇100份、硅酮表面活 性剂2. 5份、复合催化剂2. 0份、245fa发泡剂8份；
[0047] 其中，聚醚多元醇由以下方法制备：在胺类催化剂的作用下，以蔗糖二元醇为起始 齐U，加热至l〇〇°C以上将环氧丙烷开环聚合而成；聚醚多元醇的羟值为350-450mgK0H/g ; 25°C条件下，其粘度为2500-10000mPa · s ;
[0048] 复合催化剂由二甲基环己胺、AM-1、三乙烯二胺和二甲基苄胺复合而成；其中，所 述二甲基环己胺和三乙烯二胺分别占所述聚醚多元醇重量的0. 8 %和1 %，所述AM-1和二 甲基苄胺均占所述聚醚多元醇重量的〇. 1%。
[0049] 实施例4
[0050] 将聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以重量比例为1:0. 95混合后反应，反应条件 为：温度35°C，压力0. 8MPa，搅拌速度300r/min，反应40min即得聚氨酯发泡材料；
[0051] 聚氨酯硬泡组合聚醚包括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇105份、硅酮表面活 性剂2. 2份、复合催化剂2. 35份、发泡剂10份；
[0052] 其中，聚醚多元醇由以下方法制备：在胺类催化剂的作用下，以蔗糖二元醇为起始 齐U，加热至l〇〇°C以上将环氧丙烷开环聚合而成；聚醚多元醇的羟值为350-450mgK0H/g ; 25°C条件下，其粘度为2500-10000mPa · s ;
[0053] 复合催化剂由二甲基环己胺、AM-1、三乙烯二胺和二甲基苄胺复合而成；其中，所 述二甲基环己胺和三乙烯二胺均占所述聚醚多元醇重量的1%，所述AM-1和二甲基苄胺均 占所述聚醚多元醇重量的〇. 1% ;
[0054] 发泡剂为二氯一氟乙烷、141B发泡剂和245fa发泡剂的混合物。
[0055] 将实施例1-4制得的聚氨酯发泡材料以及市售聚氨酯发泡材料同时进行性能测 试，其中，硬度根据GB/T2411-2008标准进行；弯曲强度根据GB/T9341-2008标准进行；密 度根据GB/T6343标准进行；得到的性能参数如表1所示。
[0056] 表1性能参数结果
[0057]
【权利要求】
1. 一种聚氨酯发泡材料，其特征在于，由聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI以重量比例 为1:0. 95-1混合发泡固化而成。
2. 根据权利要求1所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述聚氨酯硬泡组合聚醚包 括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇95-105份、表面活性剂2-2. 5份、催化剂1-2. 35份、 发泡剂5-10份。
3. 根据权利要求2所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述聚氨酯硬泡组合聚醚包 括以下成分：按重量份计，聚醚多元醇100-102份、表面活性剂2-2. 5份、催化剂1. 5-2份、 发泡剂6-8份。
4. 根据权利要求2所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述聚醚多元醇由以下方法 制备：在胺类催化剂的作用下，以蔗糖二元醇为起始剂，加热至l〇〇°C以上将环氧丙烷开环 聚合而成； 所述聚醚多元醇的羟值为350-450mgK0H/g ;25°C条件下，其粘度为2500-10000mPa，s。
5. 根据权利要求2所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述表面活性剂为硅酮表面 活性剂。
6. 根据权利要求2所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述催化剂为复合催化剂，所 述复合催化剂由二甲基环己胺、AM-1、三乙烯二胺和二甲基苄胺复合而成；其中，所述二甲 基环己胺和三乙烯二胺均占所述聚醚多元醇重量的0. 5-1 %，所述AM-1和二甲基苄胺均占 所述聚醚多元醇重量的0. 05-0. 1 %。
7. 根据权利要求2所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述发泡剂为二氯一氟乙烷、 141B发泡剂、245fa发泡剂中的任一种或多种。
8. -种权利要求1-7任一项所述的聚氨酯发泡材料的制备方法，其特征在于，将所述 聚氨酯硬泡组合聚醚和聚合MDI混合后反应，反应条件为：温度20-35°C，压力0. 2-0. 8MPa， 搅拌速度200-300r/min，反应30-40min即得。
9. 根据权利要求8所述的聚氨酯发泡材料的制备方法，其特征在于，所述压力为 0. 4-0. 6MPa〇
10. 根据权利要求9所述的聚氨酯发泡材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌速度为 250_280r/min。
【文档编号】C08G18/48GK104140513SQ201410386899
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】吕国成, 吕长伦, 何涛 申请人:吕国成