组合聚醚、原料组合物、聚氨酯泡沫及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种管道接头用浇注型组合聚醚、聚氨酯原料组合物、聚氨酯泡沫及 其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 聚氨酯硬质泡沫由于其优质的保温性能，应用范围越来越广，已经逐渐应用到隔 热保温管道的领域。该些隔热保温管道均为在工厂内在设定的可控条件下进行生产，而管 道连接只能在施工现场的天气条件下进行，并且在连接处焊接完成后仍旧需要进行额外的 保温工作。
[0003] 目前，对于隔热保温的管道连接，国内主要采用的是沥青浇筑的接头技术，沥青浇 筑存在一定的缺陷，其在使用过程中需要现场加热高温，操作时间长以及操作安全差，易导 致烫伤，同时沥青在加热过程中散发的气味也是对工人健康产生极大的影响，而且封头处 填充效果不一定好，加热过程也一定程度增加施工现场的工作量和铺设管道的速度。聚氨 酯泡沫由两种物料混合好后即可快速发泡，易运输、操作简单、毒副作用小、导热系数低。中 国发明专利CN102731992A公开了一种用于海底管道接头的全水开孔硬质聚氨酯泡沫，一 方面其导热系数高，与良好保温系数的管道连接会形成一定的冷热桥，另一方面其泡沫密 度较高，综合成本较高，该特殊的性能主要是为了满足海底特殊环境而应用的。此外，在陆 地环境下，现有技术也有人使用聚氨酯泡沫作为隔热保温的管道连接，但是应用范围并不 广泛，并没有针对特殊工艺条件而特别设计的聚氨酯组合聚醚，如普通的聚氨酯泡沫在高 温和低温条件下的操作宽容度较低，高温使用时可能反应速度过快，混合还不够充分时就 已经发泡，导致泡孔粗、保温性差、强度低等缺陷，而温度低时，存在发泡倍率低、反应速度 慢、制得泡沫脆性大等问题；另外现有的聚氨酯泡沫一般都不阻燃，而管道保温泡沫均有阻 燃要求，因此接头处的保温也需要阻燃性。综上所述，在陆地环境下开发一种施工简便、熟 化快速、综合成本低、可以适应较差极端环境（例如高温、大风、寒冷等天气条件）的、综合 性能好的管道接头用聚氨酯泡沫是亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明克服了现有技术中隔热保温的管道连接主要采用沥青浇注时需要现场加 热高温，操作时间长以及操作安全差，易导致烫伤，同时沥青在加热过程中散发的气味也是 对工人健康产生极大的影响，而且封头处填充效果不一定好，加热过程中增加了施工现场 的工作量和铺设管道的速度；以及用于海底管道接头的全水开孔硬质聚氨酯泡沫一方面其 导热系数高，与良好保温系数的管道连接会形成一定的冷热桥，另一方面其泡沫密度较高， 综合成本较高，还有现有技术中采用聚氨酯泡沫作为隔热保温的管道连接时，应用范围不 广泛，极端天气的适应性差，在高温和低温条件下操作宽容度低，再加上其一般都不阻燃的 缺陷，提供了一种组合聚醚、原料组合物、聚氨酯泡沫及其制备方法和应用。本发明的硬质 聚氨酯泡沫导热系数低、压缩强度高、尺寸稳定性高、吸水率低、粘结力高，且该泡沫的制备 方法简便，操作安全，环境友好，使用范围广，极端天气适应性高，可以适应如高温、大风、寒 冷等较差的陆地环境，在室温为5?40°C的气温条件下均可进行生产，施工快速，泡沫熟化 速度快，从混合到泡沫成型熟化时间短，10分钟即可。硬质聚氨酯泡沫在管道连接中应用 时，其导热系数能够达到与管道同等值，最大限度的减少了冷热桥现象，减少了管道接头处 的热/冷损失，其综合成本低，具有一定的保温阻燃性。
[0005] 本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。
[0006] 本发明提供了一种组合聚醚，其包括下述重量份数的组分：多元醇100份，表面活 性剂1?4份，化学发泡剂0. 3?1. 3份，催化剂1?3份，阻燃剂15?30份和物理发泡 剂15?30份；
[0007] 其中，所述多元醇为聚醚多元醇A、聚醚多元醇B和苯酐聚酯多元醇的混合物，所 述聚醚多元醇A为40?60份，所述聚醚多元醇B为20?40份，所述聚酯多元醇为10? 20份；所述聚醚多元醇A以蔗糖、甘油为起始剂，在25°C时粘度为7000?9000mPa?s， 羟值440?460mgK0H/g;所述聚醚多元醇B以山梨醇为起始剂，在25°C时粘度为5400? 6200mPa?s，羟值480?520mgK0H/g;所述苯酐聚酯多元醇在25°C时粘度为2000? 3000mPa?s，羟值 300 ?330mgK0H/g。
[0008] 较佳地，所述的组合聚醚，其由下述重量份数的组分组成：所述多元醇100份，所 述表面活性剂1?4份，所述化学发泡剂0. 3?1. 3份，所述催化剂1?3份，所述阻燃剂 15?30份和所述物理发泡剂15?30份。
[0009] 较佳地，所述的组合聚醚，其包括下述重量份数的组分：所述多元醇100份，所述 表面活性剂1. 5?3份，所述化学发泡剂0. 5?1. 2份，所述催化剂1. 5?2. 5份，所述阻 燃剂20?30份和所述物理发泡剂17?28份。
[0010] 更佳地，所述的组合聚醚，其包括下述重量份数的组分：所述多元醇100份，所述 表面活性剂2?3份，所述化学发泡剂0. 8?1. 1份，所述催化剂1. 8?2. 2份，所述阻燃 剂22?26份和所述物理发泡剂20?24份。
[0011] 本发明中，所述的聚醚多元醇A较佳地为SU-450L，购于山东蓝星东大化工有限责 任公司。所述聚醚多元醇B较佳地为NJ-6035C，购于句容宁武新材料发展有限公司。所述 的苯酐聚酯多元醇较佳地为PS-3152,购于南京金陵斯泰潘化学有限公司。
[0012] 本发明中，所述的表面活性剂为本领域常规使用的表面活性剂，一般可为硅酮类 表面活性剂和/或非硅酮类表面活性剂，较佳地为表面活性剂B8545和/或DabcoLK221。 所述表面活性剂B8545的生产厂家为赢创德固赛（中国）投资有限公司，所述DabcoLK221 的生产厂家为空气化工产品公司。
[0013] 所述的化学发泡剂为本领域常规使用的化学发泡剂，较佳地为水，更佳地为去离 子水。
[0014] 所述的催化剂为本领域常规使用的胺类和/或金属类催化剂。所述催化剂较佳地 为乳白型催化剂、凝胶型催化剂和三聚催化剂。所述乳白型催化剂主要催化NC0/H20，较佳 地包括双（二甲氨基乙基）醚和/或五甲基二乙基三胺。所述凝胶型催化剂主要催化NC0/ 0H，较佳地包括二甲基环己胺、N，N-二甲基苄胺、二月桂酸二丁基锡和三乙基二胺中的一种 或多种。所述三聚催化剂主要催化NC0/NC0,较佳地包括1，3, 5-三（二甲氨基丙基）-六氢 三嗪。所述的催化剂较佳地为所述乳白型催化剂、所述凝胶型催化剂和所述三聚催化剂复 配使用，更佳地为五甲基二乙基三胺、二甲基环己胺和1，3, 5-三（二甲氨基丙基）-六氢三 嗪以（0?0. 5) : (1. 0?1. 4) : (0. 6)的质量比复配使用。
[0015] 所述的阻燃剂为本领域常规使用的阻燃剂，可以为液体阻燃剂，也可以为固体阻 燃剂，较佳地为液体阻燃剂。所述的液体阻燃剂一般为不含羟基的磷酸酯和/或卤代磷酸 酯类有机化合物，较佳地为三（2-氯乙基）磷酸酯、三（2-氯丙基）磷酸酯、三（1，3-二氯 丙基）磷酸酯、三（2, 3-二溴丙基）磷酸酯、四（2-氯乙基）亚乙基二磷酸酯、甲基磷酸二 甲酯、乙基磷酸二乙酯、丙基磷酸二甲酯、磷酸三异丙基苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷 酸三甲苯酯和磷酸二苯甲苯酯中的一种或多种，更佳地为三（2-氯乙基）磷酸酯、三（2-氯 丙基）磷酸酯、乙基磷酸二乙酯和磷酸三乙酯中的一种或多种。所述的固体阻燃剂一般为 各种无机物，较佳地为氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、钼酸铵和聚磷酸铵中的一种或多种。
[0016] 所述的物理发泡剂为本领域内常规使用的物理发泡剂，一般为低沸点有机物，如 烷烃系列和/或卤代烃系列，较佳地为卤代烃系列。所述的烷烃系列较佳地包括正戊烷、 异戊烷、环戊烷和正丁烷中的一种或多种。所述的卤代烃系列较佳地包括一氟二氯乙烷 (HCFC-141B)、二氟一氯甲烷（HCFC-22)、1，3, 3, 3-五氟丙烷（HFC-245fa)、1，1，1，3, 3-五氟 丁烷（HFC-365mfc)和1，1，1，2, 3, 3, 3-七氟丙烷（HFC-227ea)中的一种或多种，更佳地为 1，1，1，3, 3-五氟丁烷（HFC-365mfc)和 1，1，1，2, 3, 3, 3-七氟丙烷（HFC-227ea)混合的复 合物理发泡剂，最佳地为1，1，1，3, 3-五氟丁烷（HFC-365mfc)和1，1，1，2, 3, 3, 3-七氟丙烷 (HFC-227ea)以93 :7的重量比混合的复合物理发泡剂。
[0017] 本发明还提供了一种组合聚醚的制备方法，其可按本领域的常规方法进行制备， 较佳地将上述各组分按其重量组分在常温下搅拌混合，放料即可。
[0018] 本发明还提供了一种聚氨酯原料组合物，其包括所述的组合聚醚以及多苯基多亚 甲基多异氰酸酯。
[0019] 其中，所述的组合聚醚和所述的多苯基多亚甲基多异氰酸酯的质量比可根据本领 域常规方法选择，较佳地为（1 :1.〇)?（1 :1.4)，更佳地为（1 :1. 1)?（1 :1.2)，最佳地为 1 ：1, 15〇
[0020] 所述的多苯基多亚甲基多异氰酸酯，又称聚合MDI，俗称粗MDI，较佳地为异氰酸 酯PM200、异氰酸酯44V20、异氰酸酯M20S、异氰酸酯MR200和异氰酸酯5005中的一种或多 种。所述异氰酸酯PM200为烟台万华聚氨酯股份有限公司生产。所述异氰酸酯44V20为拜 耳材料科技（中国）有