一种组合聚醚、应用其制备的PIR夹芯板及制备方法

摘要

本发明涉及一种组合聚醚，由聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚酯多元醇C、聚酯多元醇D、泡沫稳定剂、催化剂、阻燃剂、物理发泡剂和化学发泡剂在常温下进行充分混合制备而成的A组分和B组分构成，其中，聚醚多元醇B为胀气慢回弹聚醚多元醇，能改变由该组分制备而成的PIR夹芯板夹芯层的泡孔结构，加速泡沫热量的散发，加快泡沫的熟化，从而降低了PIR夹芯板烧芯的几率。

权利要求

1.一种组合聚醚，其特征在于，由A组分和B组分构成，其中：A组分包括以下重量份数的成分：

B组分为：异氰酸酯；

其中：

所述聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚酯多元醇C和聚酯多元醇D的总重量份数为100份；

所述聚醚多元醇A的羟值为520mgKOH/g～540mgKOH/g，25℃下的粘度为12000mPa·s～

17000mPa·s；

所述聚醚多元醇B为胀气慢回弹聚醚多元醇，其羟值为30mgKOH/g～40mgKOH/g；

所述聚酯多元醇C的官能度为2，羟值为190mgKOH/g～200mgKOH/g，25℃下的粘度为

10000mPa·s～30000mPa·s；

所述聚酯多元醇D的羟值270mgKOH/g～330mgKOH/g，25℃下的粘度为2000mPa·s～

3000mPa·s。

2.根据权利要求1所述的组合聚醚，其特征在于，所述的泡沫稳定剂为有机硅表面活性剂。

3.根据权利要求1所述的组合聚醚，其特征在于，所述的催化剂包括催化剂Ⅰ、催化剂Ⅱ和催化剂Ⅲ；所述催化剂Ⅰ为聚氨酯发泡催化剂；所述催化剂Ⅱ为胺类催化剂；所述催化剂Ⅲ为聚氨酯三聚催化剂。

4.根据权利要求3所述的组合聚醚，其特征在于，所述催化剂Ⅰ为五甲基二乙烯三胺；所述催化剂Ⅱ为N，N-二甲基环己胺、N，N-二甲基苄胺中的一种或两种物质的组合；所述催化剂Ⅲ为1，3，5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪、异辛酸钾的一缩二乙二醇溶液中的一种或几种物质的组合。

5.根据权利要求1所述的组合聚醚，其特征在于，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、三(氯异丙基)磷酸酯(TCPP)、磷酸三乙酯和甲基膦酸二甲酯中的一种或几种物质的组合。

6.根据权利要求1所述的组合聚醚，其特征在于，所述物理发泡剂为正戊烷或正戊烷与异戊烷的混合物。

7.根据权利要求1所述的组合聚醚，其特征在于，所述化学发泡剂为水。

8.一种由权利要求1-7任一权利要求所述的组合聚醚制备PIR夹芯板的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、A组分的制备：将聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚酯多元醇C和聚酯多元醇D、泡沫稳定剂、催化剂、阻燃剂、物理发泡剂和化学发泡剂在常温下进行充分混合，得到A组分；

S2、PIR夹芯板的制备：首先，将步骤S1得到的A组分与B组分充分混合后发泡，得到PIR泡沫液体；其次，将PIR泡沫液体注入带有上面板和下面板的模具中成型、加压固化后，切割、常温熟化，得到PIR夹芯板。

9.根据权利要求8所述的组合聚醚制备PIR夹芯板的方法，其特征在于，所述A组分与所述B组分重量比例为100:170-230。

10.一种由权利要求8所述的组合聚醚制备PIR夹芯板的方法制备的PIR夹芯板。

说明书

一种组合聚醚、应用其制备的PIR夹芯板及制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于聚氨酯技术领域，尤其涉及一种组合聚醚、应用其制备的PIR夹芯板及制备方法。

背景技术

[0002] 聚异氰脲酸酯泡沫塑料简称PIR，是由异氰酸盐经触媒作用后与聚醚发生反应制成发泡材料，其物理与防火性比一般聚氨酯更为优异，是一种理想的有机低温隔热材料，具有导热系数小、轻质防震、适应性强等优点，在节能保温行业具有广阔的发展市场。节能保温行业中用量非常大的建筑、冷链物流、隔热隔音门等领域广泛应用的为金属面PIR泡沫夹芯板，该金属面PIR泡沫夹芯板是通过在两层防水彩色涂层钢板或其他金属面板中间注入PIR泡沫液体，固化加压成型制备而成。

[0003] 近年来，聚氨酯泡沫行业常用的发泡剂为第二代的氢氯氟烃发泡剂，而这种化合物对大气臭氧层具有严重的破坏作用，为了履行《保护臭氧层维也纳公约》和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》规定的义务并根据由国务院于2010年3月24日发布，自2010年6月1日起施行的《消耗臭氧层物质管理条例》等相关要求，环保部已启动了淘汰氢氯氟烃发泡剂的计划。目前较理想的可以替代氢氯氟烃发泡剂的组合聚醚的发泡剂体系为戊烷体系，包括正戊烷、环戊烷、异戊烷，相较于第二代发泡剂HCFC-141B戊烷的沸点高比重小，如正戊烷的沸点为36.1℃，比重为0.6(水的比重为1)。

[0004] 而戊烷体系的组合聚醚面临的主要问题是黏度偏大，增加了组合聚醚预混的难度，并且由于夹芯板成型后内部温度高导致板材成型后会出现明显的膨胀影响板材的整体尺寸并伴有板材“烧芯”的现象，因此开发新的戊烷体系组合聚醚迫在眉睫。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于解决了戊烷体系组合聚醚黏度偏大，增加了组合聚醚预混难度以及由于夹芯板成型后内部温度偏高导致的板材膨胀、烧芯的问题，提供了一种连续式生产PIR泡沫夹芯板用戊烷体系组合聚醚。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种组合聚醚，由A组分和B组分构成，其中：

[0007] A组分包括以下重量份数的成分：

[0008]

[0009] B组分为：异氰酸酯；

[0010] 其中：

[0011] 所述聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚酯多元醇C和聚酯多元醇D的总重量份数为100份；

[0012] 所述聚醚多元醇A的羟值为520mgKOH/g～540mgKOH/g，25℃下的粘度为12000mPa·s～17000mPa·s；

[0013] 所述聚醚多元醇B为胀气慢回弹聚醚多元醇，其羟值为30mgKOH/g～40mgKOH/g；

[0014] 所述聚酯多元醇C的官能度为2，羟值为190mgKOH/g～200mgKOH/g，25℃下的粘度为10000mPa·s～30000mPa·s；

[0015] 所述聚酯多元醇D的羟值270mgKOH/g～330mgKOH/g，25℃下的粘度为2000mPa·s～3000mPa·s。

[0016] 作为本申请的进一步改进，所述的泡沫稳定剂为有机硅表面活性剂。

[0017] 作为本申请的进一步改进，所述的催化剂包括催化剂Ⅰ、催化剂Ⅱ和催化剂Ⅲ；所述催化剂Ⅰ为聚氨酯发泡催化剂；所述催化剂Ⅱ为胺类催化剂；所述催化剂Ⅲ为聚氨酯三聚催化剂。

[0018] 作为本申请的进一步改进，所述催化剂Ⅰ为五甲基二乙烯三胺；所述催化剂Ⅱ为N，N-二甲基环己胺、N，N-二甲基苄胺中的一种或两种物质的组合；所述催化剂Ⅲ为1，3，5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪、异辛酸钾的一缩二乙二醇溶液中的一种或几种物质的组合。

[0019] 作为本申请的进一步改进，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、三(氯异丙基)磷酸酯(TCPP)、磷酸三乙酯和甲基膦酸二甲酯中的一种或几种物质的组合。

[0020] 作为本申请的进一步改进，所述物理发泡剂为正戊烷或正戊烷与异戊烷的混合物。

[0021] 作为本申请的进一步改进，所述化学发泡剂为水。

[0022] 为实现上述目的，本申请还提供了一种由上所述组合聚醚制备PIR夹芯板的方法，包括如下步骤：

[0023] S1、A组分的制备：将聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚酯多元醇C和聚酯多元醇D、泡沫稳定剂、催化剂、阻燃剂、物理发泡剂和化学发泡剂在常温下进行充分混合，得到A组分；

[0024] S2、PIR夹芯板的制备：首先，将步骤S1得到的A组分与B组分充分混合后发泡，得到PIR泡沫液体；其次，将PIR泡沫液体注入带有上面板和下面板的模具中成型、加压固化后，切割、常温熟化，得到PIR夹芯板。

[0025] 作为本申请的进一步改进，所述A组分与所述B组分重量比例为100:170-230。

[0026] 本发明的有益效果在于，通过使用戊烷体系的物理发泡剂，降低了对环境的污染，具有极好的发展市场；本发明在保证板材的压缩强度、导热系数、闭孔率、尺寸稳定性和泡沫的整体熟化的情况下，通过引入了软泡慢回弹配方体系中的胀气慢回弹聚醚多元醇，该胀气慢回弹聚醚多元醇能改变部分泡孔的结构，加速泡沫中热量的散发，从而加快了泡沫的熟化，降低了PIR夹芯板烧芯的几率，还使制备的PIR泡沫的整体脆性得到显著改善；由本发明的组分制备的PIR夹芯板无膨胀、开裂、收缩等不良现象，泡沫的尺寸稳定性优异，阻燃性能良好，并具有一定的降噪音功能。

具体实施方式

[0027] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0028] 一种组合聚醚，用于连续式生产PIR泡沫夹芯板，由A组分和B组分构成，其中：A组分包括以下重量份数的成分：聚醚多元醇A 20份～40份；聚醚多元醇B10份～20份；聚酯多元醇C 30份～50份；聚酯多元醇D 20份～40份；泡沫稳定剂2份～2.5份；催化剂5份～6.5份；阻燃剂20份～25份；物理发泡剂10份～15份；化学发泡剂1.5份～2份；B组分为：异氰酸酯，所述的异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯；

[0029] 其中：所述聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚酯多元醇C和聚酯多元醇D的总重量份数为100份；所述聚醚多元醇A的羟值为520mgKOH/g～540mgKOH/g，25℃下的粘度为12000mPa·s～17000mPa·s；所述聚醚多元醇B为胀气慢回弹聚醚多元醇，其羟值为
30mgKOH/g～40mgKOH/g；所述聚酯多元醇C的官能度为2，羟值为190mgKOH/g～200mgKOH/g，
25℃下的粘度为10000mPa·s～30000mPa·s；所述聚酯多元醇D的羟值270mgKOH/g～
330mgKOH/g，25℃下的粘度为2000mPa·s～3000mPa·s。

[0030] 本申请中，所述的泡沫稳定剂为有机硅表面活性剂；所述的泡沫稳定剂为AK8805、AK8810和B8532中的一种或几种物质的组合；所述的催化剂包括催化剂Ⅰ、催化剂Ⅱ和催化剂Ⅲ；所述催化剂Ⅰ为聚氨酯发泡催化剂，所述的聚氨酯发泡催化剂包括五甲基二乙烯三胺；所述催化剂Ⅱ为胺类催化剂，所述胺类催化剂为胺类凝胶催化剂，所述催化剂Ⅱ为N，N-二甲基环己胺、N，N-二甲基苄胺中的一种或两种物质的组合；所述催化剂Ⅲ为聚氨酯三聚催化剂，所述催化剂Ⅲ为延迟型聚氨酯三聚催化剂，所述催化剂Ⅲ为1，3，5-三(二甲氨基丙基)-六氢三嗪、异辛酸钾的一缩二乙二醇溶液中的一种或几种物质的组合。

[0031] 本申请中，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、三(氯异丙基)磷酸酯(TCPP)、磷酸三乙酯和甲基膦酸二甲酯中的一种或几种物质的组合；所述物理发泡剂为正戊烷或正戊烷与异戊烷的混合物；所述化学发泡剂为水；所述化学发泡剂为去离子水时效果更优。

[0032] 本申请还提供了一种由戊烷体系组合聚醚制备PIR夹芯板的方法，包括如下步骤：S1、A组分的制备：将聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚酯多元醇C、聚酯多元醇D、泡沫稳定剂、催化剂、阻燃剂、物理发泡剂和化学发泡剂在常温下进行充分混合，得到A组分；S2、PIR夹芯板的制备：首先，将步骤S1得到的A组分与B组分充分混合后发泡，得到PIR泡沫液体；其次，将PIR泡沫液体注入带有上面板和下面板的模具中成型、加压固化后，切割、熟化，得到PIR夹芯板。本申请制备PIR夹芯板的制备方法中，所述A组分与所述B组分的重量比例为100:
170-230。

[0033] 本申请中制备的PIR夹芯板包括上面板、夹心层和下面板，所述的上面板和所述的下面板为金属面板，可以为彩钢板、不锈钢板、铝板。本申请中由A组分与B组分发泡得到的PIR泡沫液体的料体温度控制在22℃～25℃，所述加压固化工艺中应用的为层压机，所述层压机双履带的温度控制在55℃～60℃，所述熟化的温度为常温，如25℃，所述熟化的时间为大于24h。

[0034] 本发明还提供了六组具体实施例以及一个对比实施例用于佐证该发明的技术效果。表一为实施例1～实施例6的组合聚醚的原料配方表，表二为对比实施例的组合聚醚的原料配方表，表中的数值均为重量份数。将表中的组分按照制备PIR夹芯板的方法制备PIR夹芯板。

[0035] 表一：实施例1～实施例6的组合聚醚的原料配方

[0036]

[0037] 表二：对比实施例的组合聚醚的配方

[0038]

[0039]

[0040] 表三为实施例1～6和对比例1在PIR夹芯板连续板材生产线上生产PIR夹芯板的工艺参数或技术参数，该PIR夹芯板生产工艺参数同样适用于其他板型尺寸，并不能将本发明限定于此，此处仅以所选的板型尺寸作对比讨论。

[0041] 表三：PIR夹芯板生产工艺参数

[0042]技术参数 例1 例2 例3 例4 例5 例6 对比例
底板厚度(mm) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
面板厚度(mm) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
PIR泡沫液体温度(℃) 22 23 22 24 22 25 22
3
整体密度(kg/m) 42 43 42 42 42 42 43
层压温度(℃) 50 55 55 50 55 50 50
熟化温度(℃) 25 25 25 25 25 25 25
熟化时间(h) 48 48 48 48 48 48 48

[0043] PIR夹芯板经成型切割后对其夹芯层的温度性能进行了测试，测试中记录了PIR夹芯板夹心层的起始温度、最高温度以及温度开始下降的时间，如表4所示，试验过程中，每隔半小时对其温度进行测量记录，直至温度开始下降为止。

[0044] 表四：PIR夹芯板夹心层的起始温度、最高温度以及温度开始下降的时间[0045]

[0046] 表五为PIR夹芯板经过熟化后，将PIR夹芯板的上表面层和下表面层的金属面板去除后，取PIR夹芯板的芯材进行测试的各项性能的测试结果。

[0047] 表五：PIR夹芯板夹心层各项性能测试参数

[0048]

[0049]

[0050] 本申请所述的实施例以及对比例中，所使用的原料来源为：聚醚多元醇RF3778，佳化化学股份有限公司；聚醚多元醇ZS-3602，江苏钟山化工有限公司生产；聚酯多元醇PS-2002，南京金陵斯泰潘化学有限公司；聚酯多元醇PS-3152，南京金陵斯泰潘化学有限公司；
聚醚多元醇RF ED403，佳化化学股份有限公司；有机硅表面活性剂AK-8805，江苏美思德化学股份有限公司；有机硅表面活性剂AK-8810，江苏美思德化学股份有限公司；有机硅表面活性剂B8532，赢创特种化学有限公司；催化剂PC-5，空气化工产品公司；催化剂PC-8，空气化工产品公司；催化剂PC-41，空气化工产品公司；催化剂TMR-2，空气化工产品公司；催化剂K-15，空气化工产品公司；阻燃剂TCPP，江苏雅克科技股份有限公司；阻燃剂TCEP，扬州晨化新材料股份有限公司；阻燃剂TEP，江苏雅克科技股份有限公司；阻燃剂DMMP，扬州晨化新材料股份有限公司；物理发泡剂正戊烷，山东茂军化工科技有限公司；物理发泡剂异戊烷，山东茂军化工科技有限公司。本申请中，所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)，又称聚合MDI，俗称粗MDI，所述粗MDI为市面上正常销售的产品，可以为烟台万华聚氨酯股份有限公司的PM200、拜耳材料科技(中国)有限公司的44V20、亨斯迈公司的5005或巴斯夫(BASF)公司的M20s，本申请的具体实施例中应用的多苯基多亚甲基多异氰酸酯M20s为巴斯夫(BASF)公司。

[0051] 本申请中，表五中PIR夹芯板的夹心层的各项性能测试项目依据的标准如下：

[0052] 泡沫芯密度测试标准：GB/T 6343-2009《泡沫塑料及橡胶表观密度的测定》；

[0053] 导热系数测试标准：GB/T 10295-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法》；

[0054] 压缩强度测试标准：GB/T8813-2008《硬质泡沫塑料压缩性能的测定》；

[0055] 尺寸稳定性测试标准：GB/T8811-2008《硬质泡沫塑料尺寸稳定性试验方法》；

[0056] 吸水率测试标准：GB/T8810-2005《硬质泡沫塑料吸水率的测定》；

[0057] 闭孔率测试标准：GB/T10799-2008《硬质泡沫塑料开孔和闭孔体积百分率的测定》；

[0058] 燃烧性能分级测试标准：GB8624《建筑材料及制品燃烧性能分级》。

[0059] 本申请，应用实施例1～实施例6的组合聚醚配方与应用对比例的组合聚醚配方在PIR夹芯板连续线生产中的工艺未做调整，生产出的PIR夹芯板均板面平整，无收缩、膨胀变形等不良现象，但是对通过应用实施例1～实施例6的组合聚醚配方与应用对比例的组合聚醚配方制备的PIR夹芯板的各项性能测试数据可以看出：应用实施例1～实施例6的组合聚醚配方制备的PIR夹芯板的夹心层的最高温度比对比例低很多，说明温度上升速率慢，能有效的提高泡沫的熟化；应用实施例1～实施例6的组合聚醚配方制备的PIR夹芯板的夹心层的尺寸稳定性要明显优于对比例。PIR夹芯板的其它各项性能均在标准要求的范围内，是符合市场要求的节能、环保、安全的优质PIR泡沫夹芯板。

[0060] 综上所述，本申请通过使用戊烷体系的物理发泡剂，符合《保护臭氧层维也纳公约》、《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》和《消耗臭氧层物质管理条例》的要求，是绿色环保无氟的对环境友好材料，降低了对环境的污染，具有极好的发展市场；本发明在保证板材的压缩强度、导热系数、闭孔率、尺寸稳定性和泡沫的整体熟化的情况下，通过引入了软泡慢回弹配方体系中的胀气慢回弹聚醚多元醇，该胀气慢回弹聚醚多元醇能改变部分泡孔的结构，加速泡沫中热量的散发，从而加快了泡沫的熟化，降低了PIR夹芯板烧芯的几率，PIR夹芯板的夹心层结合了软质聚氨酯泡沫优异韧性的特点，还使制备的PIR泡沫的整体脆性得到显著改善；由本发明的组分制备的PIR夹芯板无膨胀、开裂、收缩等不良现象，泡沫的尺寸稳定性优异(收缩、膨胀率≤1％)，阻燃性能好，达到板材复合B2级，并具有一定的降噪音功能。

[0061] 以上仅结合目前考虑的最实用的优选实施例对本申请进行描述，需要理解的是，上述说明并非是对本申请的限制，本申请也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本申请的保护范围。