專(zhuān)利名稱(chēng)：：硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及泡沫塑料
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體地說(shuō)，涉及一種硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料具有良好的保溫性能和一定的強(qiáng)度，常用作冰箱、冷柜的保溫層。傳統(tǒng)的PU(聚氨酯)泡沫塑料的制備方法是以CFC-ll(3氯-氟甲烷)為發(fā)泡劑，將組合聚醚的混合物POL(包括多元醇、水、催化劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑)與有機(jī)多異氰酸酯(MDI)高壓混合，生成蜂窩狀泡沫結(jié)構(gòu)的泡沬塑料。CFC-ll是一種絕熱性能優(yōu)良的PU發(fā)泡劑，熱導(dǎo)率(K值)為0.0074W/mK(l(TC以下同)，泡沫芯密度為28-32kg/m3，沸點(diǎn)23.8°C，硬泡熱導(dǎo)率在0.016-0.018W/m'K范圍。CFC-ll作為發(fā)泡劑，其泡沫絕熱性能、安全性、發(fā)泡工藝操作性是最佳的，而且原料用量很少，但因?qū)Υ髿獬粞鯇拥钠茐淖饔枚唤谩Ｔ谀壳肮奶娲l(fā)泡劑中，如c-pentane(環(huán)戊烷)、HFC-245fa(1，1，1，3,3——五氟丙烷)，雖然其環(huán)保性能良好，但在絕熱性能、原料用量等方面，c-pentane和HFC-245fa還不能達(dá)到CFC-ll發(fā)泡技術(shù)的水平。c-pentane(含c/i-pentane)在歐亞等地包括中國(guó)被首先廣泛采用，在美國(guó)則使用HFC-245fa。c-pentane雖然容易獲取、價(jià)格低廉但易燃易爆，保溫性較差，其硬泡的K值在0.020W/m'K左右，芯密度通常在35kg/m3左右；而HFC-245fa安全、不燃，硬泡K值在0.019W/mK左右，芯密度在31kg/m3左右，但生產(chǎn)工藝復(fù)雜、價(jià)格較高而影響了其推廣，成核劑(如3M公司的全氟代烴FA-188等)可以有效降低PU泡沫K值，提高保溫性能，但其價(jià)格昂貴。在PU行業(yè)迫切需要尋找一種在綜合性能上與CFC-ll相當(dāng)，又兼具環(huán)保性的發(fā)泡劑及使用該發(fā)泡劑制備PU的方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種環(huán)保型、低成本、綜合性能與采用CFC-ll發(fā)泡技術(shù)的水平相當(dāng)?shù)挠操|(zhì)聚氨酯泡沬塑料。本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是，提供制備上述硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是泡沫塑料使用多異氰酸酯、組合聚醚和發(fā)泡劑為原料，組合聚醚由多種聚醚多元醇單體和催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、水、組成，所述發(fā)泡劑由HFC-245fa、環(huán)戊烷和成核劑組成；各原料的重量份數(shù)是組合聚醚100份，HFC-245fa是1~10份，環(huán)戊垸612份，成核劑0.1~2.2份，多異氰酸酯100~130份。上述的泡沫塑料中，各原料的重量份數(shù)是組合聚醚100份，HFC-245fa是68份，環(huán)戊垸79份，成核劑1.0-1.8份，多異氰酸酯U5125份。上述泡沫塑料的生產(chǎn)方法，以多異氰酸酯、組合聚醚和發(fā)泡劑反應(yīng)制備，包括以下步驟a)將HFC-245fa、環(huán)戊烷和成核劑以循環(huán)輸送泵循環(huán)混合；b)以聚醚多元醇單體與水、催化劑、穩(wěn)定劑混合制備組合聚醚；C)將發(fā)泡劑與成核劑混合物與組合聚醚輸送至靜態(tài)混合器中混合；d)混合物與多異氰酸酯反應(yīng)發(fā)泡。上述的泡沫塑料的生產(chǎn)方法，將HFC-245fa冷卻至1015。C后再與環(huán)戊烷混合。上述泡沫塑料的生產(chǎn)方法，以多異氰酸酯、組合聚醚和發(fā)泡劑反應(yīng)制備，包括以下步驟a)將環(huán)戊烷和成核劑攪拌混合后輸送至靜態(tài)混合器；b)以聚醚多元醇單體與水、催化劑、穩(wěn)定劑混合制備組合聚醚；c)將HFC-245fa與組合聚醚混合后輸送至靜態(tài)混合器中與環(huán)戊烷和成核劑混合；d)混合物與多異氰酸酯反應(yīng)發(fā)泡。上述的泡沫塑料的生產(chǎn)方法，將HFC-245fa冷卻至5~10°C，再與18~25"C的組合聚醚相混合。上述的泡沫塑料生產(chǎn)方法，包含組合聚醚、混合發(fā)泡劑、成核劑的混合物與多異氰酸酯混合發(fā)泡的壓力范圍為110-160bar，混合料溫是18-25°C，發(fā)泡模具溫度是30-50°C本發(fā)明的有益效果是1)本發(fā)明充分利用C-pentane低成本的優(yōu)點(diǎn)及冰箱行業(yè)既有的成熟的大量專(zhuān)用配套設(shè)備；混入一定量的HFC-245fa，利用其低沸點(diǎn)、高蒸汽壓帶來(lái)的泡沬良好抗壓強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性?xún)?yōu)點(diǎn)，從而減少發(fā)泡原料用量、降低芯密度，此外其安全、不燃的特性還可提高操作安全性。2)使用HFC-245fa并添加極少量的成核劑，有效降低了混合發(fā)泡劑(C-pentane+HFC-245fa)體系泡沬的K值。由于適量使用HFC-245fa,并減少發(fā)泡原料用量，使本發(fā)明的硬質(zhì)中密度聚氨酯泡沫塑料成本比之單純的C-pentane或HFC-245fa發(fā)泡體系有所下降，可增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。3)C-pentane、HFC-245fa和成核劑三種物質(zhì)的合理搭配使用，使制作出的PU泡沬兼具優(yōu)良的環(huán)保、節(jié)能效果，其綜合性能相當(dāng)于CFC-11體系的PU泡沫。下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)戊垸發(fā)泡的PU發(fā)泡流程圖；圖2是本發(fā)明以混合發(fā)泡劑在低溫環(huán)境發(fā)泡的發(fā)泡流程圖；圖3是本發(fā)明以混合發(fā)泡劑在高(中)溫環(huán)境發(fā)泡的發(fā)泡流程圖。具體實(shí)施方式目前PU塑料所使用的發(fā)泡劑中，c-pentane保溫性較差，HFC-245fa加成核劑可以提高保溫性能，但其價(jià)格昂貴。以上物質(zhì)各有其顯著的優(yōu)缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的就是充分利用各自的優(yōu)點(diǎn)，克服其不足，取長(zhǎng)補(bǔ)短，從而獲得在環(huán)保方面符合市場(chǎng)要求、綜合性能上接近CFC-ll體系的PU(聚氨酯)中密度硬質(zhì)泡沫塑料。本發(fā)明的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)方法，所用原料為多異氰酸酯、組合聚醚、發(fā)泡劑和少量的成核劑。成核劑是有機(jī)氟化合物，主要品種包括3M的FA-188等牌號(hào)的全氟代烴，ODP=0，GWP值在數(shù)十到數(shù)百范圍，環(huán)保性良好，它能夠促使MDI(多異氰酸酯)與聚醚多元醇進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)更快形成細(xì)密、均勻、密閉的泡孔，從而有效提高泡沫的絕熱保溫性能、降低其熱導(dǎo)率。本發(fā)明采用C-pentane(含環(huán)/異戊垸)和HFC-245fe的混合物作為發(fā)泡劑，其中C-pentane占的份額為50-90wt%(以重量計(jì)算)，HFC-245fa占的份額10-50wt%。而且以C-pentane占50-75wt%，HFC-245fa占25-50wt。/。的配比效果最佳。組合聚醚通常由4-5種聚醚多元醇單體和催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、水、組成，多元醉類(lèi)型主要包括蔗糖甘油基多元醇，甘油基多元醇，山梨醇基多元醇，芳香族基多元醇等。成核劑在使用前先溶解在C-pentane中，主要品種包括全氟代烴類(lèi)，通常有5-6個(gè)碳原子，沸點(diǎn)40-50°C，并具有ODP=0及GWP很小(通常在幾十到數(shù)百之間)的特性。本發(fā)明的PU泡沫各原料的具體配料比如下表1，以各成分的重量份數(shù)計(jì)算表l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>下面，具體講述本發(fā)明的泡沫制備方法。目前通用環(huán)戊烷發(fā)泡生產(chǎn)工藝路線如圖1所示，大地罐中環(huán)戊烷由輸送泵經(jīng)管道送入靜態(tài)混合器(MEF)，與此同時(shí)，組合聚醚也被輸送到該靜態(tài)混合器，兩者混合均勻后經(jīng)由管道送至發(fā)泡生產(chǎn)線；而進(jìn)行PU發(fā)泡生產(chǎn)的另---主要組分MDI也同時(shí)由泵經(jīng)由管道送至發(fā)泡生產(chǎn)線。本發(fā)明采用以HFC-245fa和C-pentane混合型發(fā)泡劑發(fā)泡的生產(chǎn)方法參見(jiàn)圖2和圖3，圖2所示的流程適合溫度相對(duì)較低的環(huán)境，如20°C以下環(huán)境，將HFC-245fa和成核劑經(jīng)由輸送泵送至環(huán)戊烷大地罐中，并由循環(huán)輸送泵反復(fù)進(jìn)行自循環(huán)，使HFC-245fa、成核劑與環(huán)戊垸充分溶解、混合均勻，然后由輸送泵經(jīng)管道送至靜態(tài)混合器中；與此同時(shí)，配制好的組合聚醚也被輸送到該靜態(tài)混合器，三者混合均勻后經(jīng)由管道送至發(fā)泡生產(chǎn)線，與也由泵經(jīng)由管道送至的MDI(有機(jī)多異氰酸酯)在發(fā)泡線進(jìn)行發(fā)泡生產(chǎn)。發(fā)泡時(shí)，混合物與MDI通過(guò)高壓發(fā)泡機(jī)的注射頭在110-160bar壓力下髙壓混合發(fā)泡，其中自由泡密度23-27kg/m3，芯密度30~38kg/V，發(fā)泡模具溫度控制在3050°C，料溫18-25"C。泡料被高壓注射至冰箱箱體中間夾層，經(jīng)過(guò)熟化烘道工序后，成型、脫模，得到發(fā)泡后的產(chǎn)品。上述的環(huán)戊烷大地罐一般埋在地下，發(fā)泡添加劑與環(huán)戊烷的混合溶解在地下進(jìn)行，泄露的可能性小。按本流程發(fā)泡劑和組合聚醚的預(yù)混操作較為方便，但由于HFC-245fa的揮發(fā)性大，在加入到環(huán)戊烷大地罐的操作過(guò)程，要防止HFC-245fa的揮發(fā)損失，可先將HFC-245fa適當(dāng)冷卻到10-15。C范圍，再加入到大地罐中。參見(jiàn)圖3，在環(huán)境溫度相對(duì)較高的環(huán)境下，如3(TC以上環(huán)境，可將成核劑在環(huán)戊烷大地罐中按技術(shù)要求的比例泵入，并在大地罐內(nèi)攪拌、混合均勻后再由泵送入靜態(tài)混合器進(jìn)行使用，其余同上。在實(shí)際操作上，由于HFC-245fa的揮發(fā)特性，HFC-245fa與組合聚醚POL的混合操作具有一定難度，具體操作可先將HFC-245fa冷卻到5-10°C,同時(shí)可將POL料溫控制在18-25。C再進(jìn)行兩者的預(yù)混操作。本方案較適合氣溫高的南方地區(qū)使用。表2列出本發(fā)明兩個(gè)具體實(shí)施例的原料配比及發(fā)泡后的K值(以圖3所示的流程進(jìn)行的試驗(yàn))表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>采用木發(fā)明方法生產(chǎn)的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，導(dǎo)熱系數(shù)K值有較大幅度的降低。普通環(huán)戊烷體系，泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)K值一般在O.020-0.022W/m*K范圍內(nèi)，環(huán)戊垸加HFC-245fa的混合體系，若不使用成核劑時(shí)，K值通常在0.01卯-0.0205W/m'K范圍，如使用成核劑，K值可在0.0170-0.0190W/m.K范圍；泡沫芯密度通常在29-33kg/m3范圍，最佳在30-31kg/m3，其綜合性能都與CFC-11發(fā)泡體系相當(dāng)。本發(fā)明的另一意義在于為HFC-245fa的應(yīng)用開(kāi)辟了一條新的捷徑，消除了其單獨(dú)使用時(shí)的成本壓力，從而使HFC-245fa得以大面積推廣應(yīng)用。更多的具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)參考表3和表4，如下表3<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>注以圖2所示的流程進(jìn)行試驗(yàn)，表中所列數(shù)據(jù)為重量表4<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>注以圖3所示的流程進(jìn)行試驗(yàn)，表中所列數(shù)據(jù)為重量份數(shù)。權(quán)利要求1、一種硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，所用原料為多異氰酸酯、組合聚醚和發(fā)泡劑，組合聚醚由多種聚醚多元醇單體和催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、水、組成，其特征是所述發(fā)泡劑由HFC-245fa、環(huán)戊烷和成核劑組成；各原料的重量份數(shù)是組合聚醚100份，HFC-245fa是1～10份，環(huán)戊烷6～12份，成核劑0.1～2.2份，多異氰酸酯100～130份。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫塑料，其特征是各原料的重量份數(shù)是組合聚醚100份，HFC-245fa是68份，環(huán)戊烷79份，成核劑1.01.8份，多異氰酸酯U5125份。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述泡沫塑料的生產(chǎn)方法，以多異氰酸酯、組合聚醚和發(fā)泡劑反應(yīng)制備，其特征在于包括以下步驟a)將HFC-245fa、環(huán)戊烷和成核劑以循環(huán)輸送泵循環(huán)混合；b)以聚醚多元醇單體與水、催化劑、穩(wěn)定劑混合制備組合聚醚；C)將發(fā)泡劑與成核劑混合物與組合聚醚輸送至靜態(tài)混合器中混合；d)混合物與多異氰酸酯反應(yīng)發(fā)泡。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的泡沫塑料的生產(chǎn)方法，其特征在于:將HFC-245fa冷卻至1015。C后再與環(huán)戊烷混合。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述泡沫塑料的生產(chǎn)方法，以多異氰酸酯、組合聚醚和發(fā)泡劑反應(yīng)制備，其特征在于包括以下步驟a)將環(huán)戊烷和成核劑攪拌混合后輸送至靜態(tài)混合器；b)以聚醚多元醇單體與水、催化劑、穩(wěn)定劑混合制備組合聚醚；c)將HFC-245fe與組合聚醚混合后輸送至靜態(tài)混合器中與環(huán)戊烷和成核劑混合；d)混合物與多異氰酸酯反應(yīng)發(fā)泡。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的泡沫塑料的生產(chǎn)方法，其特征在于:將HFC-245fa冷卻至515t:,再與1825。C的組合聚醚相混合。7、根據(jù)權(quán)利要求3或4或5或6所述的泡沫塑料生產(chǎn)方法，其特征在于，包含組合聚醚、混合發(fā)泡劑、成核劑的混合物與多異氰酸酯混合發(fā)泡的壓力范圍為110-160bar,混合料溫是18-25°C，發(fā)泡模具溫度是30-50°C。全文摘要本發(fā)明涉及硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料及其生產(chǎn)方法，所用原料為多異氰酸酯、組合聚醚和發(fā)泡劑，發(fā)泡劑由HFC-245fa、環(huán)戊烷和成核劑組成；各原料的重量份數(shù)是組合聚醚100份，HFC-245fa是1～10份，環(huán)戊烷6～12份，成核劑0.1～2.2份，多異氰酸酯100～130份。生產(chǎn)方法包括以下步驟a)將HFC-245fa、環(huán)戊烷和成核劑以循環(huán)輸送泵循環(huán)混合；b)以聚醚多元醇單體與水、催化劑、穩(wěn)定劑混合制備組合聚醚；c)將發(fā)泡劑與成核劑混合物與組合聚醚輸送至靜態(tài)混合器中混合；d)混合物與多異氰酸酯反應(yīng)發(fā)泡。本發(fā)明的泡沫塑料具有環(huán)保、成本低的優(yōu)點(diǎn)，其綜合性能與CFC-11發(fā)泡的水平相當(dāng)。本發(fā)明為HFC-245fa的應(yīng)用開(kāi)辟了一條新的捷徑，消除了其單獨(dú)使用時(shí)的成本壓力，從而使HFC-245fa得以大面積推廣應(yīng)用。文檔編號(hào)C08G18/72GK101125910SQ20061006216公開(kāi)日2008年2月20日申請(qǐng)日期2006年8月16日優(yōu)先權(quán)日2006年8月16日發(fā)明者吳振燾,游飛越,哲胡,鋒胡申請(qǐng)人:廣東科龍電器股份有限公司