本发明涉及化学材料高分子领域，尤其涉及一种单组份聚氨酯发泡胶及其制备方法。
背景技术：
单组份聚氨酯发泡胶可用于装修材料零部件的缝隙和孔洞处，对其进行填充、密封和粘结。它是以空气中的微量水分为交联促进剂，在室温下固化成弹性状态，具有粘接力强、弹性好、绝缘、耐高温和耐寒的优点，对一般的建筑装修材料均具有较高的粘附性，因此聚氨酯发泡胶得到了广泛的应用。但是现在市面上的产品多使用二氯甲烷等有害溶剂，而且有气味，所以限制了其应用。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有的聚氨酯发泡胶采用有害溶剂导致产品环保性能低、存在气味等缺陷，提供了一种单组份聚氨酯发泡胶及其制备方法，本发明提供的单组份聚氨酯发泡胶环保性能好，并且其尺寸稳定性、粘接强度等性能均能满足市场上的工艺需求。
本发明的技术方案之一是提供了一种单组份聚氨酯发泡胶，按质量份数计包括如下组份：30～100份聚醚多元醇和/或聚酯多元醇、0.5～5份交联剂、1～15份开孔剂、0.5～10份气相法白炭黑、1～3份泡沫稳定剂、0.2～5份催化剂、1～10份超临界流体、30～150份多异氰酸酯。
较佳地，本发明中，所述的单组份聚氨酯发泡胶按质量份数计由如下组份构成：30～100份聚醚多元醇和/或聚酯多元醇、0.5～5份交联剂、1～15份开孔剂、0.5～10份气相法白炭黑、1～3份泡沫稳定剂、0.2～5份催化剂、1～10份超临界流体、30～150份多异氰酸酯。
较佳地，本发明中，所述的单组份聚氨酯发泡胶按质量份数计包括如下组份：75～100份聚醚多元醇和/或聚酯多元醇、1～5份交联剂、5～10份开孔剂、2～5份气相法白炭黑、1～3份泡沫稳定剂、3～5份催化剂、4～10份超临界流体、50～120份多异氰酸酯。
本发明中，所述的聚醚多元醇为本领域常规的聚醚多元醇，较佳地，所述的聚醚多元醇的官能度为2～4，平均相对分子量为2000～6000，羟值为34～800mgKOH/g。
其中，所述的聚醚多元醇较佳地为聚醚多元醇330N、聚醚多元醇305、聚醚多元醇220、聚醚多元醇204、聚醚多元醇310和聚醚多元醇3050D中的一种或多种；所述的聚醚多元醇330N的官能度为3、羟值为34mgKOH/g；所述的聚醚多元醇305的官能度为3、羟值为336mgKOH/g；所述的聚醚多元醇220的官能度为2、羟值为56mgKOH/g；所述的聚醚多元醇204的官能度为2、羟值为280mgKOH/g；所述的聚醚多元醇310的官能度为3、羟值为168mgKOH/g；所述的聚醚多元醇3050D的官能度为3、羟值为56mgKOH/g。
本发明中，所述的聚酯多元醇为本领域常规的聚酯多元醇，较佳地，所述的聚酯多元醇的官能度为2～4，平均相对分子量为2000～6000，羟值为100～800mgKOH/g。
其中，所述的聚酯多元醇较佳地为聚酯多元醇PE-2010、聚酯多元醇PE-2320和聚酯多元醇PE-2020中的一种或多种；所述的聚酯多元醇PE-2010的官能度为2、羟值为112mgKOH/g；所述的聚酯多元醇PE-2320的官能度为2、羟值为56mgKOH/g；所述的聚酯多元醇PE-2020的官能度为2、羟值为56mgKOH/g。
本发明中，所述的交联剂为本领域常规的交联剂，较佳地，所述的交联剂为三羟甲基丙烷或1,4-丁二醇。
本发明中，所述的开孔剂为本领域常规的开孔剂，较佳地，所述的开孔剂为德固赛公司的Ortegol 510、GE东芝有机硅有限公司的Niax L-6164和Niax L-6188和韩国SKC株式会社的Yukol 8331中的一种或多种。
本发明中，所述的气相法白炭黑为本领域常规的气相法白炭黑，较佳地，所述的气相法白炭黑为疏水性白炭黑。
本发明中，所述的泡沫稳定剂为本领域常规的泡沫稳定剂，较佳地，所述的表面活性剂为德国BUK化学公司的Silbyk TP 3799、美国Air Products的DC-193和美国GE公司的SC-54中的一种或多种。
本发明中，所述的催化剂为本领域常规的催化剂，较佳地，所述的催化剂为双吗啉基二乙基醚和/或二月桂酸二丁基锡。
本发明中，所述的多异氰酸酯为本领域常规的多异氰酸酯，较佳地，所述的多异氰酸酯为多苯基甲烷二异氰酸酯，其NCO％为31％-33％，百分比为质量百分比。
本发明中，所述的超临界流体是本领域常规的超临界流体，较佳地，所述的超临界流体是超临界二氧化碳和/或超临界氮气。
本发明的技术方案之二是提供了一种上述单组份聚氨酯发泡胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)按质量份数将聚醚多元醇和/或聚酯多元醇、交联剂、开孔剂、气相法白炭黑、泡沫稳定剂、催化剂混合均匀，得白料，然后将混合均匀的白料灌入气雾罐中；
(2)按质量份数将多异氰酸酯灌入到盛有混合好的白料的气雾罐中；
(3)按质量份数将超临界流体泵入到气雾罐中，摇匀，盖上阀门即可。
本发明中，步骤(3)所述的超临界流体的压力为本领域常规，较佳地为4～23MPa，更佳地为5～22MPa。
本发明中，步骤(3)所述的超临界流体的泵入速度为本领域常规，较佳地为40～80ccm/s，更佳地为60ccm/s。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用的其它试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明融合了超临界发泡技术与单组份聚氨酯发泡技术，本发明的超临界流体作为一种全新的环保粘合剂，使得制备的单组份聚氨酯发泡胶具有泡孔致密、发泡率高的双重优势，在要求强度高的场合必将得到广泛应用。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中：
发泡倍数的计算方法为根据体积膨胀计算；
发泡密度的计算方法根据密度测试方法进行；
泡沫抗压强度的测试方法为GB/T 20467-2006；
粘接强度测试方法为GB/T 9641-1988。
下述实施例中，涉及到的部分原料的出处为：
泡沫稳定剂Silbyk TP 3799购于德国BUK化学公司；
泡沫稳定剂DC-193购于美国Air Products；
泡沫稳定剂SC-54购于美国GE公司；
开孔剂Ortegol 510购于德固赛公司；
开孔剂Niax L-6164购于GE东芝有机硅有限公司；
开孔剂Niax L-6188购于GE东芝有机硅有限公司；
开孔剂Yukol 8331购于韩国SKC株式会社；
下述实施例中，涉及的其它试剂和原料均市售可得，其中，所涉及的具体的聚醚/聚酯多元醇的参数如下：
聚醚多元醇330N的官能度为3、羟值为34mgKOH/g；
聚醚多元醇305的官能度为3、羟值为336mgKOH/g；
聚醚多元醇220的官能度为2、羟值为56mgKOH/g；
聚醚多元醇204的官能度为2、羟值为280mgKOH/g；
聚醚多元醇310的官能度为3、羟值为168mgKOH/g；
聚醚多元醇3050D的官能度为3、羟值为56mgKOH/g；
聚酯多元醇PE-2010的官能度为2、羟值为112mgKOH/g；
聚酯多元醇PE-2320的官能度为2、羟值为56mgKOH/g；
聚酯多元醇PE-2020的官能度为2、羟值为56mgKOH/g。
实施例1
本实施例提供了一种单组份聚氨酯发泡胶，包括如下组份：60份聚醚多元醇330N、30份聚醚多元醇305、10份聚酯多元醇PE-2010、5份三羟甲基丙烷、10份Niax L-6164、2份气相法白炭黑、2份SC-54、2.5份双吗啉基二乙基醚、0.5份二月桂酸二丁基锡、80份多苯基甲烷二异氰酸酯、5份压力为5Mpa的超临界二氧化碳。
上述单组份聚氨酯发泡胶的制备方法为：
(1)按质量份数将聚醚多元醇330N、聚醚多元醇305、聚酯多元醇PE-2010、Niax L-6164、气相法白炭黑、SC-54、双吗啉基二乙基醚和二月桂酸二丁基锡混合均匀，得白料；使用气雾罐设备将所述白料灌入气雾罐中；
(2)按质量份数将多苯基甲烷二异氰酸酯灌入到气雾罐中；
(3)按质量份数将超临界二氧化碳流体以60ccm/s的速度泵入到气雾罐中，摇匀，即可。
实施例2
本实施例提供了一种单组份聚氨酯发泡胶，包括如下组份：30份聚醚多元醇220、45份聚醚多元醇204、15份聚酯多元醇PE-2320、5份1,4丁二醇、5份Niax L-5154、4份气相法白炭黑、1份SC-54、3份双吗啉基二乙基醚、1份二月桂酸二丁基锡、50份多苯基甲烷二异氰酸酯、6份压力为5Mpa的超临界氮气。
本实施例的单组份聚氨酯发泡胶的制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例提供了一种单组份聚氨酯发泡胶，包括如下组份：15份聚醚多元醇310、50份聚醚多元醇3050D、5份聚酯多元醇PE-2020、2.5份1,4丁二醇、8份Niax L-5154、5份气相法白炭黑、3份SC-54、3.5份双吗啉基二乙基醚、1.5份二月桂酸二丁基锡、80份多苯基甲烷二异氰酸酯、4份压力为14Mpa超临界二氧化碳。
本实施例的单组份聚氨酯发泡胶的制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例提供了一种单组份聚氨酯发泡胶，包括如下组份：10份聚醚多元醇305、15份聚醚多元醇310、20份聚醚多元醇220、20份聚醚多元醇3050D、35份聚醚多元醇330N、1份三羟甲基丙烷、7份Niax L-5154、4份气相法白炭黑、3份SC-54、4份双吗啉基二乙基醚、1份二月桂酸二丁基锡、120份多苯基甲烷二异氰酸酯、10份压力为22Mpa的超临界二氧化碳。
本实施例的单组份聚氨酯发泡胶的制备方法同实施例1。
对比实施例1
本对比实施例提供了一种单组份聚氨酯发泡胶，包括如下组份：10份聚醚多元醇305、15份聚醚多元醇310、20份聚醚多元醇220、20份聚醚多元醇3050D、35份聚醚多元醇330N、5份三羟甲基丙烷、7份Niax L-5154、4份气相法白炭黑、3份SC-54、4份双吗啉基二乙基醚、1份二月桂酸二丁基锡、120份多苯基甲烷二异氰酸酯、50份HCFC-141b。
本对比实施例的单组份聚氨酯的制备方法为：
(1)聚醚多元醇305、聚醚多元醇310、聚醚多元醇220、聚醚多元醇3050D、聚醚多元醇330N、聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚、气相法白炭黑、聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物、双吗啉基二乙基醚、二月桂酸二丁基锡混合后使用气雾罐设备灌入气雾罐中；
(2)按质量份数将多苯基甲烷二异氰酸酯灌入到气雾罐中；
(3)按质量份数将HCFC-141b注入气雾罐中，摇匀即可。
上述各实施例制备的单组份发泡胶的性能如表1所示：
表1各实施例制备的单组份发泡胶的性能