一种保温管道用聚氨酯组合物制造技术

本发明专利技术提供一种保温管道用聚氨酯组合物，包括A组分和B组分，其中，所述A组分为60-150质量份的异氰酸酯，所述B组分包括100质量份、羟值为200-700mgKOH/g的多元醇、2-60质量份的发泡剂、0.2-10质量份的催化剂、0.2-5质量份的交联剂、0.1-3质量份的表面活性剂以及0.1-0.5质量份的抗氧剂，异氰酸酯指数为101-130。本发明专利技术进一步提供所述聚氨酯组合物制备聚氨酯保温层的方法。该聚氨酯组合物，能在相对较低的密度下实现较高的压缩强度，并将导热系数和吸水率控制在较低水平，同时具有成本较低、稳定性良好的优点。

Polyurethane composition for heat preservation pipeline

The invention provides a polyurethane composite thermal insulation pipeline, including A and B components, wherein, the A group was divided into 60-150 parts by weight of isocyanate, the B component includes 100, hydroxyl value of 200-700mgKOH/g polyol, 2-60 quality continuous foaming agent, 0.2-10 parts by weight of catalyst 0.2-5, the quality of a crosslinking agent, 0.1-3 parts by weight of a surfactant and 0.1-0.5 phr antioxidant, isocyanate index was 101-130. The invention further provides a method for preparing a polyurethane insulation layer by the polyurethane composition. The polyurethane composition can achieve higher compressive strength at relatively low densities, control thermal conductivity and water absorption at a low level, and has the advantages of low cost and good stability.

【技术实现步骤摘要】
一种保温管道用聚氨酯组合物
本专利技术涉及高分子领域。具体涉及一种保温管道用聚氨酯组合物及其应用。
技术介绍
保温管由里到外包括工作管、保温层、外护管三个部分，工作管是在保温管中用于输送介质的管道。外护管一般为高密度聚乙烯管材，在运输、安装及使用过程中起到保护保温管的作用。保温层位于工作管与外护管之间，是使保温管具有保温性能的关键部分，可保持管道输送介质的温度，同时还具有提高保温复合管整体的环刚度的作用。聚氨酯保温层的性能对管道的节能减耗有重要作用。由于聚氨酯发泡较软，压缩强度相对较低，在受到挤压时泡沫会发生形变，极大的降低保温管的整体保温性能。目前常见的做法是通过提高聚氨酯的密度，从而提高聚氨酯的压缩强度，但是由于用于生产聚氨酯的原料价格较高，提高聚氨酯的密度意味着保温管的制作成本也随之提高。并且，在一味提高聚氨酯密度的同时，导热系数也会变高，给保温管的保温性能带来了不利的影响。此外，聚氨酯的稳定性也是影响其性能的重要因素，例如，聚氨酯吸水后导热系数会变大，使隔热性能降低；又如，经长期使用后，保护管材料一旦出问题，整个体系的保温性能就难以得到保证，后天反应易使保温层与其他管层的粘结性能发生变化而使保护管起泡或塌陷。以上这些问题严重制约了聚氨酯保温层在保温管中的应用和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种保温管道用聚氨酯组合物，不是一味地提高聚氨酯的密度，而是通过提高聚氨酯密度和控制泡孔结构相结合的方式，能够在实现较高的压缩强度的同时将导热系数和吸水率控制在较低水平，并且具有成本较低、稳定性良好的优点。本专利技术的一个实施方式在于，提供一种保温管道用聚氨酯组合物包括A组分和B组分，其中，所述A组分为60-150质量份的异氰酸酯，所述B组分包括100质量份、羟值为200-700mgKOH/g的多元醇、2-60质量份的发泡剂、0.2-10质量份的催化剂、0.2-5质量份的交联剂、0.1-3质量份的表面活性剂以及0.1-0.5质量份的抗氧剂，异氰酸酯指数为101-130。在本专利技术的一个优选的实施方式中，所述A组分为70-140质量份的异氰酸酯，所述B组分包括100质量份、羟值为400-600mgKOH/g的多元醇、10-50质量份的发泡剂、0.3-5质量份的催化剂、1.5-2.5质量份的表面活性剂以及0.1-0.5质量份的抗氧剂，异氰酸酯指数为105-120。异氰酸酯指数用来表示异氰酸酯过量的程度。专利技术人经研究发现，异氰酸酯指数低于101时，异氰酸酯与多元醇的反应不充分，无法形成典型的泡沫结构。而当异氰酸酯指数高于130时，聚氨酯组合物的压缩强度反而有所下降，推测与反应过于剧烈，破坏了泡孔结构有关。因此通过以上述比例的原料制备聚氨酯组合物，并且将所述聚氨酯组合物的异氰酸酯指数限定在上述范围内，有利于异氰酸酯与多元醇充分反应，形成泡沫密度大，压缩强度高并且泡孔结构均匀合理的聚氨酯组合物。根据本专利技术，所述异氰酸酯可以选自包括芳族异氰酸酯、脂族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯等本领域常见的多异氰酸酯中的一种或多种。具体的，可列举为1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、1,4-亚二甲苯基二异氰酸酯(PXDI)、1,4-亚苯基二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4'-MDI)和2,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(2,4'-MDI)中的至少一种，优选为PXDI、TDI、4,4'-MDI、1,4-亚苯基二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯中的至少一种。根据本专利技术，所述多元醇的羟值为200-700mgKOH/g，优选为400-600mgKOH/g。可以选自包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚四氢呋喃多元醇、聚已内酯多元醇等本领域常见的聚合物多元醇。根据本专利技术，所述发泡剂包括水和选自1,1,1,2--四氟乙烷(HFC-134a)、一氟二氯乙烷(HCFC-141b)、异丁烷、环戊烷、正戊烷、异戊烷、二氯甲烷和氟利昂中的至少一种。在本专利技术的一个优选的实施方式中，以100质量份的多元醇计，水的含量为1-5质量份，优选2-3质量份。专利技术人经研究发现，水与异氰酸酯可反应生成CO2，CO2可留在泡孔中作为发泡剂发挥作用。通过将水和其他发泡剂配合使用，能够得到更为细密均匀的泡沫，实现更好的发泡效果。当B组分中的水的含量高于5质量份时，聚氨酯组合物的密度变小，导热系数增大，不利于形成强度高、保温性能好的聚氨酯保温层。另一方面，当B组分中的水含量低于1质量份时，聚氨酯组合物的导热系数也会变高，影响其导热性能。推测与泡孔结构和孔壁厚度有关。根据本专利技术，所述催化剂包括至少一种有机盐类催化剂和至少一种叔胺类催化剂。所述有机盐类催化剂可具体的列举为乙酸钾、异辛酸钾、油酸钾、辛酸亚锡、二丁基锡二月桂酸酯等，优选辛酸亚锡和/或二丁基锡二月桂酸酯。所述叔胺类催化剂可具体的列举为三亚乙基二胺、N,N二甲基环己胺、三乙醇胺、三乙烯二胺、三乙胺、三甲基节胺、二甲基乙醇胺等，优选为N,N二甲基环己胺、三乙烯二胺和三乙醇胺中的至少一种。在本专利技术的一个优选的实施方式中，所述有机盐类催化剂和叔胺类催化剂的质量比为1.2-1.8-1。通过使用上述发泡剂与上述复合催化剂配合，尤其与上述质量配比范围内的复合催化剂配合，能使聚合物的形成和气体的发生速率互相协调，有利于形成均匀的泡孔结构，并且保证泡孔璧具有足够的强度，从而有利于提高聚氨酯组合物的压缩强度。在本专利技术的一个优选的实施方式中，所述交联剂可具体的列举为丙三醇、三羟甲基丙烷、1,2,6-己三醇、季戊四醇、三羟甲基丙烷烯丙基醚中的至少一种，优选丙三醇、季戊四醇和三羟甲基丙烷烯丙基醚中的至少一种。通过按照上述限定的比例使用上述交联剂，可进一步提高生成的聚氨酯组合物的密度，从而提高压缩强度和热稳定性，降低吸水率。在本专利技术的一个优选的实施方式中，所述表面活性剂选自甲基硅油和非硅酮类表面活性剂的至少一种，优选为甲基硅油、LK443和LK221中的至少一种。根据本专利技术，所述抗氧剂可具体的列举为抗氧剂264、抗氧剂1010、抗氧剂1076、TPP(亚磷酸三苯酯)、TNP(三壬基苯基亚磷酸酯)等，优选抗氧剂264、抗氧剂1010和抗氧剂1076中的至少一种。通过使用上述表面活性剂和抗氧剂，有助于形成均匀稳定的泡沫，有效减少泡孔破裂或变形对聚氨酯组合物带来的不良影响，从而能够延长聚氨酯组合物构成的保温层的使用寿命。本专利技术的另一个实施方式在于，提供一种利用上述聚氨酯组合物制备聚氨酯保温层的方法，包括分别配置A组分和B组分，然后将上述A组分和B组分混合后灌注到工作管和外护管的夹层。在本专利技术的一个优选的实施方式中，配置出的A组分和B组分的物料温度为15-40℃，混合温度为20-45℃。本专利技术的再一个实施方式在于，提供一种利用上述聚氨酯组合物制备聚氨酯保温层的方法，包括：分别配置A组分和B组分；将所述A组分和B组分混合后经喷枪喷至工作管表层，形成保温层；待所述保温层固化后，在保温层的外表面形成由聚乙烯构成的外护层。在本专利技术的一个优选的实施方式中，配置出的A组分和B组分的物料温度为15-40℃；工作管的表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保温管道用聚氨酯组合物，包括A组分和B组分，其中，所述A组分为60‑150质量份的异氰酸酯，所述B组分包括100质量份、羟值为200‑700mgKOH/g的多元醇、2‑60质量份的发泡剂、0.2‑10质量份的催化剂、0.2‑5质量份的交联剂、0.1‑3质量份的表面活性剂以及0.1‑0.5质量份的抗氧剂，异氰酸酯指数为101‑130。

【技术特征摘要】
1.一种保温管道用聚氨酯组合物，包括A组分和B组分，其中，所述A组分为60-150质量份的异氰酸酯，所述B组分包括100质量份、羟值为200-700mgKOH/g的多元醇、2-60质量份的发泡剂、0.2-10质量份的催化剂、0.2-5质量份的交联剂、0.1-3质量份的表面活性剂以及0.1-0.5质量份的抗氧剂，异氰酸酯指数为101-130。2.根据权利要求1所述的聚氨酯组合物，其特征在于，所述A组分为70-140质量份的异氰酸酯，所述B组分包括100质量份、羟值为400-600mgKOH/g的多元醇、10-50质量份的发泡剂、0.3-5质量份的催化剂、1.5-2.5质量份的表面活性剂以及0.1-0.5质量份的抗氧剂，异氰酸酯指数为105-120。3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯组合物，其特征在于，所述的发泡剂包括水和选自1,1,1,2--四氟乙烷、一氟二氯乙烷、异丁烷、环戊烷、正戊烷、异戊烷、二氯甲烷和氟利昂中的至少一种。4.根据权利要求3所述的聚氨酯组合物，其特征在于，以100质量份的多元醇计，水的含量为1-5质量份，优选2-3质量份。5.根据权利要求1-4任一项所述的聚氨酯组合物，其特征在于，所述催化剂包括至少一种有机盐类催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡法，孙晋，熊志敏，武志军，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11