水中可沉降的聚氨酯软泡材料的制备方法及其应用技术

技术编号:19734089 阅读:39 留言:0更新日期:2018-12-12 02:55
本发明专利技术提供水中可沉降的聚氨酯软泡材料的制备方法及其应用,涉及高分子聚合物材料制备技术领域。所述软泡材料的制备方法包括:取50‑80重量份聚醚多元醇A、15‑35份重量份聚醚多元醇B和5‑20重量份聚醚多元醇C混合均匀,脱水,加入二异氰酸酯D,在70~80℃条件下搅拌1‑5 h,得到预聚体;将预聚体冷却,加入0.05‑3重量份催化剂和0.1‑5重量份泡沫稳定剂,搅拌均匀;在100重量份步骤(2)所得物料中,加入其它添加物0‑30重量份和5‑30重量份水,发泡,得到聚氨酯软泡材料。本发明专利技术方法操作简单、安全、环保,得到的聚氨酯泡沫韧性好、回弹好、吸水保水力能力强,可快速沉入水底。

【技术实现步骤摘要】
水中可沉降的聚氨酯软泡材料的制备方法及其应用
本专利技术涉及高分子聚合物材料制备
,具体涉及在水中可沉降的聚氨酯软泡材料及其制备方法和应用。
技术介绍
聚氨酯是一种聚合物,由单体多异氰酸酯和多元醇聚合而成。这种材料是由20世纪30年代德国的科学家O.Bayer专利技术,聚氨酯一般分为软泡和硬泡,软泡具有轻便灵活、耐酸碱腐蚀、强度高、抗压等特点。聚氨酯硬泡内部是闭孔结构,主要用于建筑隔热材料、保温材料、生活用品,以及运输工具。因为这些特点,聚氨酯泡沫塑料在环境方面也有很好的应用,在环境大气勘测方面以及空气过滤方面都有着很好的应用。张颖等使用了聚氨酯泡沫和玻璃纤维滤膜采集数百立方米的大气样品,并且吸附样品中的气态POPs(持久性有机污染物)。聚氨酯泡沫塑料具有比表面积大、耐磨、轻便灵活、耐酸碱腐蚀、强度高等特点。由于比表面积大而且内部空隙结构丰富,所以本身具有吸附性能,通过化学改性之后,可以用于生活污水处理中充当载体。董磐磐等以纳米凹凸棒土和海绵铁复合亲水性聚氨酯泡沫作为载体对农村生活污水进行了高效接触氧化法处理试验,实验结果显示高效接触氧化装置对农村生活污水的COD、TP、TN、NH3-N、SS均有较高的去除率,具有良好的经济性,适合在农村分散生活污水处理中进行应用推广。由此可见聚氨酯通过改性之后具有了特殊的空间结构,增强了吸附能力及亲水性,增强了去除过程中的基质吸附、微生物活动等过程。聚氨酯泡沫塑料可以广泛应用于不同工艺不同水质的污水处理,美国环保局将其列为废水生物处理的一项新兴材料聚氨酯泡沫块载体,密度小于水,填料呈多孔状,表面和内部均长满微生物,既可以生物膜法为主独立运行,也可投加到活性污泥处理池以提高处理效率。但是,现有技术中用于水处理领域的聚氨酯软泡材料吸水、保水及水中沉降性能还不能满足水处理的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水中可沉降的聚氨酯软泡材料的制备方法,该方法操作简单、安全、环保,得到的聚氨酯泡沫韧性好、回弹好、吸水保水力能力强,可快速沉入水底。另外,本专利技术制备的聚氨酯软泡材料,开孔率>98%,泡孔细腻均匀,本专利技术的另一目的是提供聚氨酯软泡材料在水处理载体方面的应用。本专利技术的目的采用如下技术方案实现。水中可沉降的聚氨酯软泡材料的制备方法,包括如下步骤:(1)取50-80重量份聚醚多元醇A、15-35份重量份聚醚多元醇B和5-20重量份聚醚多元醇C混合均匀,脱水,加入二异氰酸酯D,在70~80℃条件下搅拌1-5h,得到异氰酸根质量百分含量为l-20%的预聚体;(2)将步骤(1)得到的预聚体冷却,加入0.05-3重量份催化剂和0.1-5重量份泡沫稳定剂,搅拌均匀;(3)在100重量份步骤(2)所得物料中,加入其它添加物0-30重量份和5-30重量份水,发泡,得到聚氨酯软泡材料。根据预聚体中异氰酸根的质量百分含量,可以计算得到二异氰酸酯D的加入量。在本专利技术中,二异氰酸酯D的加入量为30-50重量份。在本专利技术中,所述聚醚多元醇A是官能度为3、数均分子量为2000-6000、环氧乙烷质量百分含量为40-100%的环氧丙烷环氧乙烷共聚醚;所述聚醚多元醇B是官能度为2、数均分子量为1000-4000、环氧乙烷质量百分含量为50-90%的环氧丙烷环氧乙烷共聚醚;所述聚醚多元醇C是官能度为4-8、数均分子量为6000-12000、环氧乙烷质量百分含量为50-90%的环氧乙烷环氧丙烷共聚醚;所述二异氰酸酯D为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中一种或两种以上的混合物。在本专利技术中,所述催化剂为A-1、A-33、三亚乙基二胺、N-甲基吗啡啉、三乙醇胺、乙醇胺、二乙醇胺、乙二胺、甲酸、二甲基乙醇胺、N,N-二甲基环己胺、盐酸、磷酸、柠檬酸、六亚甲基四胺中一种或两种以上的混合物。在本专利技术中,所述泡沫稳定剂为聚醚改性有机硅类表面活性剂、脂肪醇类、硅酮类、烷基醇酰胺类、脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂中的一种或两种以上的混合物组合。在本专利技术中,所述泡沫稳定剂为聚醚改性有机硅类表面活性剂。在本专利技术中,所述泡沫稳定剂为赢创公司的B8221、美国迈图公司的L580、美国空气化工产品有限公司的DC-5810、DC-5188中的一种或两种以上的混合物。在本专利技术中,所述其它添加物是粒径为50~300μm的聚丙烯酸盐颗粒、聚丙烯酰胺颗粒中的一种或两种以上的混合物。在本专利技术中,步骤(1)中聚醚多元醇A、聚醚多元醇B和聚醚多元醇C混合均匀,脱水后降温至30-60℃,加入二异氰酸酯D。在本专利技术中,步骤(2)中冷却至20-50℃。本专利技术还提供所述聚氨酯软泡材料在水处理载体方面的应用。与现有技术相比,本专利技术具有如下优点:(1)本专利技术制备方法在聚醚链中引入大量的亲水环氧乙烷链段,使得聚氨酯泡沫的韧性,回弹好,吸水快,吸水保水力能力强,在水中可在3-10s内沉入水底。另外,本专利技术制备的聚氨酯软泡材料,开孔率>98%,泡孔细腻均匀。(2)本专利技术方法,操作简单、安全、环保,制备得到的聚氨酯软泡材料非常适合用于水处理中的载体。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明,但其并不限制本专利技术的实施。本专利技术使用的试剂来源:催化剂A‐33是胺类催化剂,生产厂家为美国迈图公司,是含有33%(质量百分含量)三乙烯二胺的液体;催化剂A‐1是胺类催化剂,生产厂家为上海德音化学有限公司,是质量百分含量为70%的双(二甲胺基乙基)醚的二丙二醇溶液。实例1聚氨酯软泡材料1采用如下方法制备:(1):取聚醚多元醇A60重量份、聚醚多元醇B28重量份和聚醚多元醇C12重量份混合均匀,在120℃下真空脱水2小时,监测水分。当混合物中水的质量百分含量≤0.08%时,降温至40℃,加入二异氰酸酯D,升温至72℃、并在72℃下均匀搅拌3h,得到异氰酸根质量百分含量为8%的预聚体。用于制备预聚体的各物质,碱金属离子含量小于10ppm。(2):将预聚体冷却至35℃,加入0.35重量份催化剂和1.2重量份泡沫稳定剂,搅拌均匀,待用。(3):在100重量份步骤(2)所得物料中,迅速加入5重量份粒径为80μm的聚丙烯酸钠颗粒和15重量份去离子水,高速搅拌,待物料微微变白后,迅速倒入准备好的模具中,使泡沫充满模具,静置30min,再放入50℃烘箱内熟化1h,冷却脱模,即制得聚氨酯软泡材料1。其中聚醚多元醇A是以甘油为起始剂通过加聚反应制得的,是环氧乙烷质量百分含量为40%,数均分子量为5000的环氧丙烷环氧乙烷无规共聚醚,官能度是3;聚醚多元醇B是以丙二醇为起始剂通过加聚反应制得的,是环氧乙烷质量百分含量为52%、数均分子量为2000的环氧丙烷-环氧乙烷嵌段共聚醚,官能度是2;聚醚多元醇C是以山梨醇为起始剂通过加聚反应制得的,是环氧乙烷质量百分含量为65.5%、数均分子量为12000的环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚醚。二异氰酸酯D是甲苯二异氰酸酯(TDI)。泡沫稳定剂为赢创公司的B8221。催化剂是质量比为3:1的A-33和A-1的混合物。实例2聚氨酯软泡材料2采用如下方法制备:(1):聚醚多元醇A70重量份、聚醚多元醇B25重量份和聚醚多元醇C15重量份混合均匀,在120℃下真空脱水2小时,监测水分。当混合物中本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.水中可沉降的聚氨酯软泡材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:(1)取50‑80重量份聚醚多元醇A 、15‑35份重量份聚醚多元醇B和5‑20重量份聚醚多元醇C混合均匀,脱水,加入二异氰酸酯D,在70~80℃条件下搅拌1‑5 h,得到异氰酸根质量百分含量为l‑20%的预聚体;(2)将步骤(1)得到的预聚体冷却,加入0.05‑3重量份催化剂和0.1‑5重量份泡沫稳定剂,搅拌均匀;(3)在100重量份步骤(2)所得物料中,加入其它添加物0‑30重量份和5‑30重量份水,发泡,得到聚氨酯软泡材料。

【技术特征摘要】
1.水中可沉降的聚氨酯软泡材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:(1)取50-80重量份聚醚多元醇A、15-35份重量份聚醚多元醇B和5-20重量份聚醚多元醇C混合均匀,脱水,加入二异氰酸酯D,在70~80℃条件下搅拌1-5h,得到异氰酸根质量百分含量为l-20%的预聚体;(2)将步骤(1)得到的预聚体冷却,加入0.05-3重量份催化剂和0.1-5重量份泡沫稳定剂,搅拌均匀;(3)在100重量份步骤(2)所得物料中,加入其它添加物0-30重量份和5-30重量份水,发泡,得到聚氨酯软泡材料。2.根据权利要求1所述水中可沉降的聚氨酯软泡材料的制备方法,其特征在于所述聚醚多元醇A是官能度为3、数均分子量为2000-6000、环氧乙烷质量百分含量为40-100%的环氧丙烷环氧乙烷共聚醚;所述聚醚多元醇B是官能度为2、数均分子量为1000-4000、环氧乙烷质量百分含量为50-90%的环氧丙烷环氧乙烷共聚醚;所述聚醚多元醇C是官能度为4-8、数均分子量为6000-12000、环氧乙烷质量百分含量为50-90%的环氧乙烷环氧丙烷共聚醚;所述二异氰酸酯D为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中一种或两种以上的混合物。3.根据权利要求1或2所述水中可沉降的聚氨酯软泡材料的制备方法,其特征在于所述催化剂为A-1、A-33、三亚乙基二胺、N...

【专利技术属性】
技术研发人员:俞中锋杨佳伟申宝兵
申请(专利权)人:江苏钟山化工有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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