专利名称：用于液体过滤介质的硬质聚氨酯泡沫体及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚氨酯泡沫体及其制备方法，具体地说，涉及一种用作液体过滤介质的硬质聚氨酯泡沫体及其制备方法。
背景技术：
液体过滤材料目前一般使用纸质滤芯，多孔金属，聚乙烯醇缩甲醛等材料。纸质滤芯结构复杂，密封点多，其材质系非固定孔径的短纤维材料，容易脱落，极易产生脉冲、介质迁移、渠道等造成二次污染的现象；由多孔金属制成的过滤材料虽然使用寿命长，但价格昂贵，清洗困难；聚乙烯醇缩甲醛材料，虽然具有过滤效率高、纳污量大、使用寿命长、重量轻等优点，但由于其原材料使用甲醛，生产过程存在严重污染，在环保问题日益得到重视的今天，使得该产品的生产和使用受到极大的限制。
通常硬质聚氨酯泡沫体为闭孔系统。迄今为止，开孔的硬质聚氨酯泡沫研究是为了防止在温度显著变化的环境下其泡沫体的尺寸发生显著变化，所需开孔率达到90％即可，例如WO 98/28358，WS 5856678等专利所述。而作为过滤介质的材料，要求必须100％开孔，否则就没有流量。
本发明合成的作为液体过滤材料的开孔硬质聚氨酯泡沫体，其不仅具备聚乙烯醇缩甲醛过滤材料的特点，且同时具备制造工艺简单、制作过程不产生污染等优点。
发明内容
本发明目的在于，提供一种用作液体过滤介质的开孔硬质聚氨酯泡沫体及其制备方法。
技术方案本发明所说的开孔硬质聚氨酯泡沫体包括以水作发泡剂，在开孔剂、有或无催化剂存在条件下，使异氰酸酯与多元醇混合物反应制得，其特征在于，所说的多元醇混合物包括如下组分及含量官能度为2～3、羟值为240～360mgKOH/g的改性蓖麻油，40～80(重量)％；官能度为5～6、羟值为170～200mgKOH/g的聚氧化乙烯多元醇，20～60(重量)％；官能度为2、羟值为1750～～1850mgKOH/g的乙二醇，0～15(重量)％。
上述改性蓖麻油是由蓖麻油与三官能度的分子量小于1000多元醇(如甘油、三乙醇胺和/或三羟基甲基丙烷)进行酯交换反应而得，其含量优选50～70(重量)％；聚氧化乙烯多元醇的含量优选30～50(重量)％。
本发明所涉及的开孔剂包括聚氧化乙烯聚硅氧烷(a)、例如L-6164，和二辛酯类液态化合物(b)、例如邻苯二甲酸二辛酯，(a)与(b)的重量比为1∶1～1∶10，优选1∶3～1∶6。以100重量份的多元醇混合物计，开孔剂的用量为10～50重量份，优选20～40重量份。
本发明中发泡剂水的用量(以100重量份的多元醇混合物计)为1～3重量份，优选为1.5～2.5重量份。
本发明中异氰酸酯可以选用多亚甲基多苯基多异氰酸酯(如PAPI-44V20，拜尔公司；M-20S，巴斯夫公司或ISO-5005，亨茨曼公司)。使用异氰酸酯指数为90～110，优选为95～105。
在制备本发明所说的开孔硬质聚氨酯泡沫体时，可使用胺类催化剂，如五甲基二乙烯三胺(PMDETA)、三乙烯二胺、二甲胺双乙基醚(A-1)或三[(二甲氨基)甲基]苯酚(DMP-30)。当采用催化剂时，催化剂用量(以100重量份的多元醇混合物计)是0.1～2.0重量份。此外，根据不同的应用场合，还可以使用其它添加剂(如阻燃剂、抗氧剂等)。
制备本发明所说的开孔硬质聚氨酯泡沫体的方法包括如下步骤(1)蓖麻油的改性将蓖麻油与三官能度的分子量小于1000多元醇，在反应温度为200～240℃，优选210～230℃，隔绝空气条件下进行酯交换反应，反应时间为2～7h，优选3～5h，从而获得官能度为2～3、羟值为240～360mgKOH/g的改性蓖麻油；上记低分子量多元醇优选甘油和三乙醇胺混合物，蓖麻油、甘油与三乙醇胺的摩尔比优选1∶0.8～1.6∶0.2～1.0，更优选为1∶1.0～1.4∶0.3～0.8。
(2)聚合将包括由步骤(1)获得的改性蓖麻油，官能度为5～6、羟值为170～200mgKOH/g的聚氧化乙烯多元醇和官能度为2、羟值为1750～1850mgKOH/g的乙二醇按上述配比组成的多元醇混合物，在以水为发泡剂、开孔剂的存在下，与指数为90～110异氰酸酯按现有技术聚合制得本发明所说的开孔硬质聚氨酯泡沫体。
本发明所说的开孔硬质聚氨酯泡沫体是一种新型液体过滤介质，其端向载荷能力(压缩强度)≥0.5Mpa；过滤精度10μm；承受的压差极限水系0.2MPa，非水系0.4Mpa；工作温度极限水系60℃，非水系80℃；额定流量≥5L/min(HY-10)。与现有的液体过滤介质相比，其不仅具有现有液体过滤介质所具有的特点，而且具有原料丰富易得、成本低廉、制备工艺简单及制备过程不产生污染等优点。
具体实施方法以下通过实验例对本发明作进一步说明，但它们并不构成对本发明保护范围的限制，除非另有说明，所有的用量均指重量份数。
在实施例中所用材料如下多元醇A蓖麻油由甘油改性而得，羟值为280mgKOH/g。
多元醇B蓖麻油由甘油和三乙醇胺改性而得，羟值为310mgKOH/g。
多元醇C蓖麻油由三乙醇胺改性而得，羟值为290mgKOH/g。
多元醇D环氧乙烷与山梨醇加成产物，羟值为190mgKOH/g。
多元醇E乙二醇，羟值为1821mgKOH/g。
开孔剂IL-6164 美国康普顿公司。
开孔剂II 邻苯二甲酸二辛酯。
催化剂 DMP-30。
异氰酸酯 M-20S 巴斯夫公司。
制备方法，该制备方法包括用低分子量多元醇对蓖麻油改性制备蓖麻油脂多元醇，在水作发泡剂和开孔剂存在的条件下，使多异氰酸酯与多元醇的混合物在模具中反应，形成过滤材料。
实施例1按表1所给的配方制备开孔硬质聚氨酯泡沫过滤材料，所列的各项性能指标按照下边方法测定。压缩强度按DIN 53421标准测定；过滤精度、额定流量按ISO 4572标准测定；压差极限按ISO 03968标准测定。
表I
由表I清楚的显示，不同多元醇混合物，其合成的硬质聚氨酯泡沫体在过滤精度和额定流量方面显示较大区别。根据不同的过滤材料性能要求可选择不同配比的多元醇混合物。
实施例2本实施例说明不同开孔剂及水用量对合成的硬质聚氨酯泡沫过滤材料的各性能影响。表II给出了详细的配方及各项性能表II
实施例3本实施例说明不同催化剂和异氰酸酯指数对合成的硬质聚氨酯泡沫过滤材料的各性能影响。表III给出了详细的配方及各项性能。
表III
权利要求
1.一种用作液体过滤介质的开孔硬质聚氨酯泡沫体，其包括以水作发泡剂，在开孔剂、有或无催化剂存在条件下，使异氰酸酯与多元醇混合物反应制得，其特征在于，所说的多元醇混合物包括如下组分及含量官能度为2～3、羟值为240～360mgKOH/g的改性蓖麻油，40～80(重量)％；官能度为5～6、羟值为170～200mgKOH/g的聚氧化乙烯多元醇，20～60(重量)％；官能度为2、羟值为1750～1850mgKOH/g的乙二醇，0～15(重量)％；上述改性蓖麻油是由蓖麻油与三官能度的分子量小于1000多元醇进行酯交换反应而得，所使用异氰酸酯指数为90～110，以100重量份的多元醇混合物计，开孔剂的用量为10～50重量份；发泡剂水的用量为1～3重量份。
2.如权利要求1所说开孔硬质聚氨酯泡沫体，其特征在于，其中所说的多元醇混合物包括如下组分及含量改性蓖麻油50～70(重量)％聚氧化乙烯多元醇 30～50(重量)％乙二醇0～15(重量)％。
3.制备如权利要求1或2所说开孔硬质聚氨酯泡沫体的方法，其特征在于，所说的制备方法包括如下步骤(1)蓖麻油的改性将蓖麻油与三官能度的分子量小于1000多元醇，在反应温度为200～240℃，隔绝空气条件下进行酯交换反应，反应时间为2～7h，从而获得官能度为2～3、羟值为240～360mgKOH/g的改性蓖麻油；(2)聚合将包括由步骤(1)获得的改性蓖麻油，官能度为5～6、羟值为170～200mgKOH/g的聚氧化乙烯多元醇和官能度为2、羟值为1750～1850mgKOH/g的乙二醇按权利要求1或2所述的配比组成的多元醇混合物，在包括以100重量份的多元醇混合物计，开孔剂的用量为10～50重量份；发泡剂水的用量为1～3重量份条件下，与指数为90～110多异氰酸酯按现有技术聚合制得本发明所说的开孔硬质聚氨酯泡沫体。
4.如权利要求3所说制备方法，其特征在于，其中所使用异氰酸酯指数为95～～105，以100重量份的多元醇混合物计，开孔剂的用量为20～40重量份；发泡剂水的用量为1.5～2.5重量份。
5.如权利要求4所说制备方法，其特征在于，其中所说的分子量小于1000多元醇为甘油和三乙醇胺混合物，蓖麻油、甘油与三乙醇胺的摩尔比为1∶0.8～1.6∶0.2～1.0。
6.如权利要求5所说制备方法，其特征在于，其中改性蓖麻油的反应温度为210～230℃，反应时间为3～5h。
7.如权利要求6所说制备方法，其特征在于，其中异氰酸酯选用多亚甲基多苯基多异氰酸酯，开孔剂选用聚氧化乙烯聚硅氧烷和二辛酯类液态化合物的混合物。
8.如权利要求7所说制备方法，其特征在于，其中所说的多亚甲基多苯基多异氰酸酯为PAPI-44V20、M-20S或ISO-5005；聚氧化乙烯聚硅氧烷和二辛酯类液态化合物的混合物中聚氧化乙烯聚硅氧烷与二辛酯类液态化合物的重量比为1∶1～1∶10。
9.如权利要求8所说制备方法，其特征在于，其中所说的聚氧化乙烯聚硅氧烷为L-6164；所说的二辛酯类液态化合物为邻苯二甲酸二辛酯。
10.如权利要求9所说制备方法，其特征在于，聚合反应中以胺类化合物为催化剂，其用量为(以100重量份的多元醇混合物计)是0.1～2.0重量份。
11.如权利要求10所说制备方法，其特征在于，其中所说的胺类化合物为五甲基二乙烯三胺、三乙烯二胺、二甲胺双乙基醚或三[(二甲氨基)甲基]苯酚。
全文摘要
本发明公开一种用作液体过滤介质的开孔硬质聚氨酯泡沫体及其制备方法。本发明所说的开孔硬质聚氨酯泡沫体是由包含改性蓖麻油、聚氧化乙烯多元醇和乙二醇组成的多元醇混合物，以水作发泡剂，在开孔剂、有或无催化剂存在条件下，使异氰酸酯与多元醇混合物反应制得，其端向载荷能力(压缩强度)≥0.5MPa；过滤精度10μm；承受的压差极限水系0.2MPa，非水系0.4MPa；工作温度极限水系60℃，非水系80℃；额定流量≥5L/min(HY－10)。与现有的液体过滤介质相比，其不仅具有现有液体过滤介质所具有的特点，而且具有原料丰富易得、成本低廉、制备工艺简单及制备过程不产生污染等优点。
文档编号C08G18/32GK1482152SQ0314153
公开日2004年3月17日 申请日期2003年7月11日 优先权日2003年7月11日
发明者杲云, 潘肇琦, 徐向京, 史达洋, 杲 云 申请人:华东理工大学