一种聚氨酯环保水系双组份发泡剂及制备方法和应用技术

本发明专利技术属于发泡剂的制备与应用技术领域，提供了一种聚氨酯环保水系双组份发泡剂及制备方法和应用。该方法通过制备含A、B组分的水系发泡剂（其中A组分由相变材料包裹柠檬酸制得，B组分为碳酸氢钠微粉），可用于聚氨酯发泡。使用前A组分与多元醇及助剂预混，B组分与异氰酸酯预混，分别置于A、B罐中。使用时采用高压喷雾方式混合，利用相变材料的熔化，使柠檬酸与碳酸氢钠生成水和二氧化碳，形成物理发泡和化学发泡双重作用。该方法可获得尺寸稳定，泡孔均匀，导热系数低的发泡聚氨酯，且不破坏臭氧层，降低温室效应，环保性好。

Polyurethane environment-friendly water system double component foaming agent, preparation method and application thereof

The invention belongs to the technical field of preparation and application of foaming agents, and provides a polyurethane environment-friendly water system double component foaming agent, a preparation method and an application thereof. The method comprises the preparation of a water foaming agent containing A and B components (wherein the A component is prepared by the phase change material wrapped with citric acid, and the B component is sodium bicarbonate micropowder), and can be used for polyurethane foaming. A components were mixed with polyols and additives before use, and B components were mixed with isocyanates in A and B cans respectively. When the utility model is used, the high pressure spraying method is used for mixing, and the melting of the phase change material is used to produce citric acid and sodium bicarbonate to produce water and carbon dioxide, so as to form double functions of physical foaming and chemical foaming. The method has the advantages of stable size, uniform bubble and low thermal conductivity of the foaming polyurethane, and does not destroy the ozone layer, reduces the greenhouse effect, and has good environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯环保水系双组份发泡剂及制备方法和应用
本专利技术涉及发泡剂的制备与应用
，尤其是涉及一种聚氨酯环保水系双组份发泡剂及制备方法和应用。
技术介绍
聚氨酯泡沫具有优良的物理机械性能、电学性能、声学性能及化学品耐受性，其填缝、粘接、密封、吸音、隔热等效果显著，因而在建筑领域被广泛应用。发泡剂是制备聚氨酯泡沫的必要组分，其性能直接影响发泡效果及发泡体的各种物理化学性能。通常使用的聚氨酯发泡剂为单组分发泡剂，常用的为1CFC-141b（二氯一氟乙烷），目前已有戊烷系列和HFC系列（HFC-245fa，HFC-365mfc等）作为其替代品。但戊烷类发泡剂会明显影响产品的阻燃性能，且给生产带来安全隐患；HFC系列的发泡剂温室效应大，其中HFC-245fa的GWP值为1020，HFC-365mfc的GWP值为782，同时存在环保方面的缺陷。Tang等专利技术了一种新型聚氨酯发泡剂，由二甲基六代氨基甲酸锌20-34份，五氟丙烷22-36份，三氟碘甲烷35-50份，植物油10-16份，丙酮5-13份，碳酸钙10-15份，聚醚多元醇4-9份，偏苯三酸三辛酯12-16份组成，所用方法操作方便，工艺适用范围宽，发泡体的导热系数低，环保性较好，成本低，便于推广应用。Bi等将氨基脲、羟乙基偶氮二异丁腈与水合肼进行反应制得发泡剂。该发泡剂与异氰酸根反应生成二氧化碳，可改善聚氨酯的泡体结构，得到的聚氨酯泡沫结构均匀，物理性能良好。寻找新型的发泡剂，既能满足聚氨酯硬质泡沫的生产需求，又不破坏臭氧，同时降低温室效应，成为研究热点。为此，水系发泡剂成为最佳的环保发泡剂选择。然而，水作为发泡剂因发泡不均匀，难以获得尺寸稳定、导热系数低的发泡聚氨酯。近年来，采用双组份发泡剂成为研究的一个方向。Cheng等专利技术了一种双组份聚氨酯发泡剂及其制备方法。A组分由多元醇、发泡剂、催化剂、表面活性剂和阻燃剂组成，B组分由异氰酸酯、发泡剂和泡沫稳定剂组成。该法固化速度快，对环境依懒性低，泡沫密度大，弹韧性良好，可满足建筑行业的要求。Ren等专利技术了由聚醚多元醇或聚酯多元醇、蓖麻油、增塑剂、三乙醇胺、泡沫稳定剂、催化剂、发泡剂组成A组分，由多异氰酸酯、增塑剂、泡沫稳定剂、发泡剂组成B组分的发泡聚氨酯制备方法，其采用气雾罐设备，压上阀门，充入发泡剂，摇匀后即可使用，所得发泡体的物理化学性能能满足建筑使用需求。Wang等专利技术了一种特别适用于水利混凝土大坝保温工程的秋冬季施工以及低温冷库的裂缝修补的聚氨酯硬泡双组份原料，其中多元醇组分中含有具有低温高活性的聚醚多元醇（重量分数为15~45%）及沸点不高于施工温度20℃的物理发泡剂（重量分数为5~25%），异氰酸酯组分为含有5~25%重量分数的降粘剂的多亚甲基多苯基异氰酸酯，可使粘度降低至100cps以下，该双组份原料在不低于-30℃时均可正常施工。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种聚氨酯环保水系双组份发泡剂及制备方法和应用，可以解决传统水发泡聚氨酯发泡不均匀，发泡剧烈的缺陷。为实现上述目的，本专利技术采用如下具体技术方案：一种聚氨酯环保水系双组份发泡剂，其特征是分为A、B组分的水系发泡剂；其中A组分由相变材料包裹柠檬酸制得，B组分为碳酸氢钠微粉。所述一种聚氨酯环保水系双组份发泡剂的制备方法，其具体制备步骤为：（1）取一定量的粒径不超过0.2mm粉末状结晶柠檬酸，一次性投入包衣机中，并打开搅拌器，将相变材料加热至熔融状态，先加入1/3至包衣机中，混合20~30min；再加入1/3，混合40~60min；最后加入剩余的1/3相变材料，混合20~30min后，逐渐降低温度至熔点以下；当温度降低至熔点附近时，将搅拌速度逐渐降低；在低于熔点10~20℃时，停止搅拌，完全冷却后出料，得到组分A；（2）将碳酸氢钠干粉经除杂处理后，加入机械磨中，经分级粉碎，得到低粒径、高比表面积的碳酸氢钠微粉，即为组分B。优选的，步骤（1）所述相变材料为月桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸丁酯、棕榈酸、新戊二醇或硬酯酸中的一种或多种。优选的，步骤（1）所述相变材料的加热温度为超出其熔点20~30℃。优选的，步骤（1）所述包衣机的搅拌速度为20~30r/min。优选的，步骤（1）所述相变材料的总用量为柠檬酸质量的3%~5%。优选的，步骤（2）所述粉碎主机及引风机转速为3000r/min，分级机转速为700~800r/min。优选的，步骤（2）所述碳酸氢钠微粉的粒径为20~30μm，比表面积为0.92~0.95m2/g。进一步提供一种聚氨酯环保水系双组份发泡剂的应用方法，具体应用方法为：在聚氨酯发泡时，将发泡剂A组分、多元醇、催化剂、泡沫稳定剂及其他助剂按比例预混均匀，并加入到A罐中；将发泡剂B组分与异氰酸酯按比例预混均匀，并加入B罐中；先将A罐与B罐摇晃至少1min，然后打开，启动高压喷雾，多元醇与异氰酸酯接触并聚合生成聚氨酯，同时反应放出的热量使温度升高，熔点较低的相变材料受热熔化，使柠檬酸与碳酸氢钠反应，生成水和二氧化碳，从而对聚氨酯起到发泡作用。通常的单组分发泡剂，难以在发泡前实现在聚氨酯中的均匀分散，因此发泡不均匀，泡孔尺寸变化大，聚氨酯的体积难以控制，尺寸不稳定，导热系数变化大，且由于发泡速度难以控制，不便于施工控制。特别是水发泡更为不稳定。采用双组份发泡剂，发泡前两组分分开，分别均匀分散于多元醇和异氰酸酯中，可防止其在聚合反应进行前发泡，且能实现均匀稳定发泡，发泡体尺寸稳定，易于控制。由于相变材料的熔点远远低于柠檬酸的熔点，采用相变材料冷凝的方法将柠檬酸包裹，在喷雾开始且聚合反应尚未进行的阶段，隔离柠檬酸和碳酸氢钠，使发泡反应稍滞后于聚合反应，以免影响聚氨酯大分子长链的形成。本专利技术中，双组份发泡剂的制备过程及其分别与聚合原料的混合过程非常重要，而在施工时，只需施加压力产生喷雾，合理控制使用量及喷雾速度即可。相变材料熔化后，柠檬酸与碳酸氢钠发生反应的速度较快，因此前期发泡幅度大，后期发泡幅度小，减少了聚氨酯的浪费，大大节约成本。本专利技术提供了一种聚氨酯环保水系双组份发泡剂及制备方法和应用，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1.本专利技术将发泡剂预先均匀分散于多元醇和异氰酸酯单体中，通过相变材料的缓溶逐步产生水，实现了均匀稳定的水发泡，得到均匀的发泡体，避免了直接水发泡不稳定的缺陷。2.本专利技术将发泡剂的两个组分分开储存，使用时才混合，有利于提高产品的保质期限。3.本专利技术使用的发泡剂对聚氨酯阻燃性能的影响小，造成的温室效应较小，环保性较好。4.本专利技术采用的方法，施工便捷简单，容易控制。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。实施例1一种聚氨酯环保水系双组份发泡剂及制备方法和应用，其水系双组份发泡剂的制备及其用于聚氨酯发泡的具体操作步骤如下：取100kg粒径不超过0.2mm粉末状结晶柠檬酸，一次性投入包衣机中，并打开搅拌器，以30r/min的速度搅拌，以月桂酸、棕榈酸及新戊二醇为相变材料，取3kg将其加热至熔融，继续升高20℃。先加入1kg至包衣机中，混合3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氨酯环保水系双组份发泡剂，其特征是分为A、B组分的水系发泡剂；其中A组分由相变材料包裹柠檬酸制得，B组分为碳酸氢钠微粉；所述一种聚氨酯环保水系双组份发泡剂，其具体制备步骤为：（1）取一定量的粒径不超过0.2mm粉末状结晶柠檬酸，一次性投入包衣机中，并打开搅拌器，将相变材料加热至熔融状态，先加入1/3至包衣机中，混合20~30min；再加入1/3，混合40~60min；最后加入剩余的1/3相变材料，混合20~30min后，逐渐降低温度至熔点以下；当温度降低至熔点附近时，将搅拌速度逐渐降低；在低于熔点10~20℃时，停止搅拌，完全冷却后出料，得到组分A；（2）将碳酸氢钠干粉经除杂处理后，加入机械磨中，经分级粉碎，得到低粒径、高比表面积的碳酸氢钠微粉，即为组分B。

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯环保水系双组份发泡剂，其特征是分为A、B组分的水系发泡剂；其中A组分由相变材料包裹柠檬酸制得，B组分为碳酸氢钠微粉；所述一种聚氨酯环保水系双组份发泡剂，其具体制备步骤为：（1）取一定量的粒径不超过0.2mm粉末状结晶柠檬酸，一次性投入包衣机中，并打开搅拌器，将相变材料加热至熔融状态，先加入1/3至包衣机中，混合20~30min；再加入1/3，混合40~60min；最后加入剩余的1/3相变材料，混合20~30min后，逐渐降低温度至熔点以下；当温度降低至熔点附近时，将搅拌速度逐渐降低；在低于熔点10~20℃时，停止搅拌，完全冷却后出料，得到组分A；（2）将碳酸氢钠干粉经除杂处理后，加入机械磨中，经分级粉碎，得到低粒径、高比表面积的碳酸氢钠微粉，即为组分B。2.根据权利要求1所述一种聚氨酯环保水系双组份发泡剂，其特征在于：所述相变材料为月桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸丁酯、棕榈酸、新戊二醇或硬酯酸中的一种或多种。3.根据权利要求1所述一种聚氨酯环保水系双组份发泡剂，其特征在于：步骤（1）所述相变材料的加热温度为超出其熔点20~30℃。4.根据权利要求1所述一种聚氨酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，曾军堂，陈兵，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51