本發(fā)明屬于聚氨酯技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種連續(xù)式生產(chǎn)PIR大塊泡用組合聚醚及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

聚異氰脲酸酯泡沫(PIR泡沫)是由聚醚多元醇或聚酯多元醇與異氰酸酯反應(yīng)而成。在三聚催化劑作用下，過量的異氰酸酯反應(yīng)生成六元環(huán)，給泡沫提供交聯(lián)的同時(shí)還通過自身的六元環(huán)分子結(jié)構(gòu)促使燃燒結(jié)焦成炭，提高了泡沫體系的防火性能。與聚氨酯PUR泡沫相比，聚異氰脲酸酯泡沫具有更好的尺寸穩(wěn)定性，更低的熱分解率，更高的機(jī)械強(qiáng)度。通過調(diào)整聚異氰酸酯濃度及其配方，防火性能可達(dá)B1級(jí)。

參照國際的先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備，采用連續(xù)式發(fā)泡生產(chǎn)線生產(chǎn)PIR塊泡技術(shù)與國內(nèi)普遍存在的非連續(xù)式生產(chǎn)方式相比具有泡沫品質(zhì)穩(wěn)定、密度均勻，保溫性能突出；產(chǎn)能更大且可靠；泡沫塊大、成品管殼尺寸長，可節(jié)省施工時(shí)間的顯著特點(diǎn)。連續(xù)式生產(chǎn)以其優(yōu)異的性能，被廣泛應(yīng)用于建筑節(jié)能、工業(yè)保溫、冷鏈系統(tǒng)、新能源、軍工領(lǐng)域等行業(yè)。

隨著141b替代工作的逐步完成，戊烷已經(jīng)成為聚氨酯行業(yè)的主流發(fā)泡劑，聚氨酯硬質(zhì)泡沫的新技術(shù)、新工藝以及新材料的應(yīng)用也進(jìn)入一個(gè)嶄新的連續(xù)化生產(chǎn)的新時(shí)代，其高質(zhì)、高效、快速大量生產(chǎn)是連續(xù)化生產(chǎn)的顯著特點(diǎn)。使用戊烷的泡沫阻燃性能有所下降、泡沫尺寸穩(wěn)定性比其他發(fā)泡劑要差、導(dǎo)熱系數(shù)較141b要高。

目前亟需開發(fā)一種密度分布更均勻、導(dǎo)熱系數(shù)更低、尺寸穩(wěn)定性更高、阻燃性能更優(yōu)秀的PIR大塊泡用組合聚醚。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)式生產(chǎn)PIR大塊泡用組合聚醚，提高了三聚轉(zhuǎn)化效率及流動(dòng)性，制得的PIR大塊泡密度分布均勻、熱傳導(dǎo)率低、抗壓強(qiáng)度高、吸水率低、穩(wěn)定性好；本發(fā)明同時(shí)提供其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明所述的連續(xù)式生產(chǎn)PIR大塊泡用組合聚醚，由A組分和B組分構(gòu)成，A組分和B組分的重量百分比為100:170-175，其中：

A組份為，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)：

聚酯多元醇：40-60％

聚醚多元醇：10-30％

泡沫穩(wěn)定劑：1.5-2.5％

化學(xué)發(fā)泡劑：1.0-2.5％

催化劑：3.0-6.0％

阻燃劑：5.0-20％

物理發(fā)泡劑：5.0-15％；

B組份為：

多亞甲基多苯基多異氰酸酯；

其中：

聚酯多元醇為芳香族二元酸多元醇，粘度為8000-13000mpa.s/25℃，酸值≤1.0mgKOH/g，羥值為170-180mgKOH/g。優(yōu)選山東一諾威聚氨酯股份有限公司PE-B175，是苯酐及其他芳香族二元酸系列多元醇。

聚醚多元醇為甲苯二胺聚醚多元醇，粘度為8000-12000mpa.s/25℃，羥值為310-370mgKOH/g。優(yōu)選句容寧武新材料發(fā)展有限公司NJ-410HN。

本發(fā)明選用苯酐及其他芳香族二元酸系列多元醇PE-B175與甲苯二胺系列多元醇NJ-410HN搭配，利用PE-B175結(jié)構(gòu)型阻燃和NJ-410HN高活性、高強(qiáng)度、低導(dǎo)熱、互溶性好的特點(diǎn)，有效解決戊烷體系互溶性差、導(dǎo)熱高、阻燃差的劣勢(shì)。

所述的泡沫穩(wěn)定劑為PIR體系用非水解硅碳類表面活性劑。優(yōu)選邁圖高新材料L-5568。

所述的化學(xué)發(fā)泡劑為去離子水。

所述的催化劑為凝膠/三聚催化劑和有機(jī)金屬鹽類催化劑。優(yōu)選N,N-二甲基環(huán)己胺(PC8)、Dabco JXP508、Dabco JXP509和Dabco TMR-35的組合物。Dabco JXP508、Dabco JXP509、Dabco TMR-35均為空氣化工市售產(chǎn)品。

所述的阻燃劑為脂肪族磷酸酯類阻燃劑，優(yōu)選青島聯(lián)美化工有限公司FR-606。本發(fā)明選用FR606作為添加性阻燃劑，所得泡沫的自熄性、耐低溫性、抗高溫性能、可塑性、紫外線穩(wěn)定性及抗靜電性均優(yōu)于其它阻燃劑泡沫，在有效降低體系粘度、改善操作性能的同時(shí)，在三聚催化劑體系的作用下搭配結(jié)構(gòu)型阻燃聚酯PE-B175，可使大塊泡氧指數(shù)達(dá)到26％以上。

所述的物理發(fā)泡劑為環(huán)戊烷，含量≥99％，優(yōu)選湖北巨勝科技有限公司的環(huán)戊烷。

所述的連續(xù)式生產(chǎn)PIR大塊泡用組合聚醚的制備方法，包括以下步驟：

制備A組分：先將聚酯多元醇、聚醚多元醇裝入反應(yīng)釜中；加入泡沫穩(wěn)定劑、化學(xué)發(fā)泡劑、催化劑、阻燃劑、物理發(fā)泡劑，常溫下攪拌0.5-1.5小時(shí)，即可裝桶。

制備B組分：B組分為多亞甲基多苯基多異氰酸酯，直接裝桶。

使用時(shí)，將A組份、B組份按A:B＝100:170-175的重量配比，經(jīng)高壓發(fā)泡機(jī)混合發(fā)泡成型即可連續(xù)式生產(chǎn)PIR大塊泡。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明通過使用芳香族二元酸多元醇與甲苯二胺系列多元醇搭配高效阻燃劑，在凝膠/三聚催化劑與有機(jī)金屬鹽類催化劑的共同作用下，進(jìn)一步提高三聚轉(zhuǎn)化效率及流動(dòng)性，在使用環(huán)保型物理發(fā)泡劑環(huán)戊烷的條件下，使PIR大塊泡達(dá)到性能要求，實(shí)現(xiàn)了制品在超低溫及高溫條件下的長期穩(wěn)定性。本發(fā)明組合聚醚生產(chǎn)的PIR大塊泡適用性高、密度分布均勻、熱傳導(dǎo)率低、抗壓強(qiáng)度高、吸水率低，有普通PU材料難以比擬的優(yōu)良性質(zhì)，是一種永不變形的高效節(jié)能、綠色低碳全功能型保溫材料。

本發(fā)明A組分料是在常溫下進(jìn)行生產(chǎn)，既節(jié)約能源又減少設(shè)備能耗及繁瑣的操作。由A、B組分料采用連續(xù)式發(fā)泡生產(chǎn)線生產(chǎn)PIR塊泡技術(shù)與國內(nèi)普遍存在的非連續(xù)式生產(chǎn)方式相比，具有泡沫品質(zhì)穩(wěn)定、密度均勻，保溫性能突出、產(chǎn)能更大且可靠、泡沫塊大、成品管殼尺寸長、可節(jié)省施工時(shí)間的顯著特點(diǎn)。經(jīng)檢測，連續(xù)式生產(chǎn)PIR大塊泡用組合聚醚產(chǎn)品可以達(dá)到以下指標(biāo)，完全達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

整體密度：45±5kg/cm³

導(dǎo)熱系數(shù)：≤0.025W/(m.k)

壓縮強(qiáng)度：≥250KPa

吸水率：≤2％

閉孔率：≥92％

低溫尺寸穩(wěn)定性(-80℃)：≤1.0％

氧指數(shù)：≥26％。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

實(shí)施例1

制備100公斤A組份料，稱量以下原料：

聚酯多元醇PE-B175：50公斤，聚醚多元醇NJ-410HN：20公斤，泡沫穩(wěn)定劑L-5568：2公斤，去離子水：1.4公斤，PC8(N,N-二甲基環(huán)己胺)：1公斤，JXP508：1.4公斤，JXP509：0.8公斤，TMR-35：1.4公斤，F(xiàn)R606：11公斤，CP：11公斤。

將PE-B175、NJ-410HN裝入反應(yīng)釜中，加入L-5568、去離子水、PC8、JXP508、JXP509、TMR-35、FR606、CP，常溫下攪拌1小時(shí)，取出進(jìn)行檢驗(yàn)，滿足設(shè)定發(fā)泡參數(shù)，即得A組份合格產(chǎn)品，從反應(yīng)釜中取出裝桶入庫。

將A、B組份料按A:B＝100:170重量配比，經(jīng)發(fā)泡設(shè)備混合均勻，制成高密度保冷管托用PIR材料，測試制品指標(biāo)如下：

整體密度：43kg/cm³

導(dǎo)熱系數(shù)：0.0231W/(m.k)

壓縮強(qiáng)度：255KPa

吸水率：1.1％

閉孔率：94.5％

低溫尺寸穩(wěn)定性(-80℃)：0.65％

氧指數(shù)：27.5％

性能完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能要求。

實(shí)施例2

制備100公斤A組份料，稱量以下原料：

聚酯多元醇PE-B175：60公斤，聚醚多元醇NJ-410HN：10公斤，泡沫穩(wěn)定劑L-5568：2.0公斤，去離子水：1.5公斤，PC8(N,N-二甲基環(huán)己胺)：1.5公斤，JXP508：1.4公斤，JXP509：0.8公斤，TMR-35：1.4公斤，F(xiàn)R606：11公斤，CP：10.4公斤。

將PE-B175、NJ-410HN裝入反應(yīng)釜中，加入L-5568、去離子水、PC8、JXP508、JXP509、TMR-35、FR606、CP，常溫下攪拌1小時(shí)，取出進(jìn)行檢驗(yàn)，滿足設(shè)定發(fā)泡參數(shù)，即得A組份合格產(chǎn)品，從反應(yīng)釜中取出裝桶入庫。

將A、B組份料按A:B＝100:170重量配比，經(jīng)發(fā)泡設(shè)備混合均勻，制成深冷用PIR型絕熱材料，測試制品指標(biāo)如下：

整體密度：42.8kg/cm³

導(dǎo)熱系數(shù)：0.0227W/(m.k)

壓縮強(qiáng)度：267KPa

吸水率：0.98％

閉孔率：94.3％

低溫尺寸穩(wěn)定性(-80℃)：0.66％

氧指數(shù)：27.9％

性能完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能要求。

實(shí)施例3

制備100公斤A組份料，稱量以下原料：

聚酯多元醇PE-B175：45公斤，聚醚多元醇NJ-410HN：20公斤，泡沫穩(wěn)定劑L-5568：2.0公斤，去離子水：1.5公斤，PC8(N,N-二甲基環(huán)己胺)：1.2公斤，JXP508：1.5公斤，JXP509：0.8公斤，TMR-35：1.5公斤，F(xiàn)R606：14.5公斤，CP：12公斤。

將PE-B175、NJ-410HN裝入反應(yīng)釜中，加入L-5568、去離子水、PC8、JXP508、JXP509、TMR-35、FR606、CP，常溫下攪拌1小時(shí)，取出進(jìn)行檢驗(yàn)，滿足設(shè)定發(fā)泡參數(shù)，即得A組份合格產(chǎn)品，從反應(yīng)釜中取出裝桶入庫。

將A、B組份料按A:B＝100:175重量配比，經(jīng)發(fā)泡設(shè)備混合均勻，制成深冷用PIR型絕熱材料，測試制品指標(biāo)如下：

整體密度：42.6kg/cm³

導(dǎo)熱系數(shù)：0.0221W/(m.k)

壓縮強(qiáng)度：288KPa

吸水率：0.67％

閉孔率：94.2％

低溫尺寸穩(wěn)定性(-80℃)：0.64％

氧指數(shù)：28.3％

性能完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能要求。