一种低成本全水发泡聚氨酯材料及其制备工艺的制作方法

文档序号：20768749发布日期：2020-05-15 19:21阅读：1001来源：国知局

本发明属于聚氨酯复合材料技术领域，尤其涉及一种低成本全水发泡聚氨酯材料及其制备工艺。

背景技术：

聚氨酯发泡材料在航空航天、军事、冷库、冷链车、建筑及服装等众多领域有着广泛的应用。现有聚氨酯发泡材料及技术均是在高速搅拌的条件下，迅速将混合料倒入磨具中，进行凝胶发泡。由于聚氨酯发泡材料体系的凝胶与发泡需均衡反应的特性，凝胶使得聚氨酯材料具有一定的支撑强度，发泡可使得聚氨酯聚氨酯内部形成众多的孔洞结构，聚氨酯发泡材料体系一般搅拌时间是10-20s，倒入磨具时间是30-50s，即50s内完成搅拌和注模工艺流程，否则聚氨酯材料在搅拌过程中发泡成型，导致产品失败。在短暂的工艺窗内要求聚氨酯发泡材料的原料需粘度较低，有利于在短时间内搅拌均匀并在模具中充分流淌填充，一般要求粘度不能高于2000mpa.s，对原料、工艺的要求严格。当前，在化工技术和效率没有大幅度提升的情况下，聚氨酯发泡材料的成本无法获得显著的降低，这就限制了聚氨酯发泡材料的生产和应用。

同时，现有聚氨酯泡沫生产过程中大多数采用的是物理发泡方法，通常使用的是含氟烃的hcfc-141b和大量溶剂如环戊烷等，在发过过程中发泡剂和溶剂的挥发对大气及人体造成要种的损害，经文献检索及市场调查，未发现低成本全水发泡聚氨酯材料及其制备工艺。因此，通过技术手段将聚氨酯发泡和凝胶时间大幅度延长，通过添加低成本生物质原料，采用全水发泡技术，是当前聚氨酯发泡材料领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种低成本全水发泡聚氨酯材料及其制备工艺。

为了实现上述的目的，本发明提供以下技术方案：

一种低成本全水发泡聚氨酯材料的制备工艺，包括以下步骤：

（1）将多异氰酸酯与多元醇反应制备nco基团封端的预聚体，进一步降低反应活性，制成黑料固化剂，记为a；

（2）按重量份将30-50份聚酯多元醇、20-30份聚醚多元醇、1-2份复配催化剂、0.5-2份消泡剂二甲基硅油、1-6份水在60℃搅拌均匀后，制成树脂部分，记为b；

（3）将烘干后的生物质秸秆粉碎成200-400目的颗粒粉状，记为c；

（4）先将b和c充分混合搅拌均匀，再按计量比加入a，高速搅拌后加入25℃模具中，经15min发泡反应后，生长成泡沫材料即可。

进一步的，所述步骤1中多异氰酸酯选自多亚甲基多苯基异氰酸酯（pm200）、甲苯二异氰酸酯（tdi）、二苯基甲烷二异氰酸酯（mdi）中的任意一种或几种。

进一步的，所述步骤1中多异氰酸酯与多元醇反应制备nco基团封端的预聚体所使用的多元醇分子量为2000的聚醚多元醇（ppg220）。

进一步的，所述步骤2中聚酯多元醇选自分子量为800聚酯多元醇、分子量为600的聚酯多元醇、分子量为300的聚酯多元醇和分子量为200的聚酯多元醇中的任意一种或两种混合物；所述步骤2中聚醚多元醇选自分子量为1000的聚醚多元醇（ppg210）、分子量为800的聚醚多元醇（ppg208）、分子量为100的聚醚多元醇（ppg303）中的任意一种或两种混合物。

进一步的，所述步骤2中复配催化剂为有机铋与三乙烯二胺复配得到。

进一步的，所述步骤3中生物质秸秆取自水稻、玉米、甘蔗渣、小麦。

进一步的，所使用的发泡剂是全水发泡。

进一步的，改性后的聚氨酯发泡材料具有长时间的搅拌和注入磨具的时间。

一种如上所述的制备方法制备得到的低成本全水发泡聚氨酯材料。

本发明的优点是：

（1）本发明聚氨酯泡沫生产制备过程中，不使用hcfc-141b等含氟发泡剂，采用全水发泡，不产生有毒有害气体，绿色环保。

（2）通过对活性黑料a部分的封端及优化配方结构，延长聚氨酯泡沫材料体系的搅拌和注入模具的时间，扩宽选材的范围，有利于降低成本，扩大聚氨酯泡沫材料的应用领域。

附图说明

图1所示为异氰酸酯与含有羟基的多元醇反应机理示意图。

图2所示为实施例1所得低成本全水发泡聚氨酯材料实物图。

具体实施方式

以下结合具体的实例对本发明的技术方案做进一步说明：

实施例1

（1）将1mol的pm200与0.2mol的聚醚多元醇（ppg210）反应制备nco基团封端的预聚体；

（2）按质量比，将分子量为800的聚酯多元醇50份、分子量为300的聚醚多元醇30份、催化剂有机锌1份、消泡剂二甲基硅油0.5份、水1份在温度为60℃，搅拌均匀后，制成树脂部分，控制其中羟基（-oh）官能团总量为1mol，记为b；

（3）将烘干后的生物质水稻秸秆粉碎成200目颗粒粉状，记为c；