异氰酸酯的预混方法及发泡原液快速填充模腔的方法技术

本申请公开了一种异氰酸酯的预混方法，步骤为：(1)原料准备：不溶物含量≤0.02wt％的异氰酸酯；该水分＜0.005wt％的惰性化合物A；(2)混合：将异氰酸酯和惰性化合物A引入静态混合器中，混合获得预混物B。其次，本申请还提供了一种发泡原液快速填充模腔的方法。本申请可以防止异氰酸酯活性降低或失效变质，避免在预混物中引入杂质，保证预混过程顺利进行。所得预混物B可实现对聚氨酯发泡原液的流动速度的调控，且该预混物粘度低，流动性好。预混物B和快速填充方法，能够适用于空腔结构复杂的模具，且填充速度快，脱模速度快，能够提高产品质量、产品合格率和生产效率。产品合格率和生产效率。

【技术实现步骤摘要】
异氰酸酯的预混方法及发泡原液快速填充模腔的方法


[0001]本专利技术属于有机高分子化合物领域，具体涉及一种异氰酸酯的预混方法及发泡原液快速填充模腔的方法。

技术介绍

[0002]异氰酸酯是聚氨酯泡沫的重要原材料之一，行业内通常采用组合聚醚与异氰酸酯直接混合发泡的方法制备聚氨酯泡沫，该发泡方法具有操作简单、使用方便的特点。但随着发泡剂替代技术的发展、发泡体系的多样化以及客户端需求的转变，传统的发泡方式已不能满足现有高效及高质量生产的需求，为此，研究人员对传统发泡方法提出了一些改进方案，如CN108976463A公开了一种将发泡剂与异氰酸酯进行预混，然后再与多元醇体系混合发泡的技术方案，其可满足高粘度聚醚多元醇的使用需求，且可拓宽发泡剂的选择范围。
[0003]现有技术中虽然公开了将发泡剂与异氰酸酯进行预混的技术构思，但是对于预混的具体方法、预混过程中的质量控制等技术均没有提及，而这些恰是影响预混效果的关键因素。由异氰酸酯的化学特性可知，异氰酸酯是一类反应性极高的化合物，其对水极为敏感，与空气中的水分接触后会生成不溶性的脲类化合物、放出二氧化碳并致黏度升高；此外，异氰酸酯还会发生自聚反应，生成二聚体等不溶性物质并使黏度增加。上述现象带来的负面影响是多方面的：(1)混合过程中的杂质消耗了部分异氰酸酯，使异氰酸酯的有效质量降低；(2)异氰酸酯组分的粘度增加，不利于异氰酸酯与反应原料的充分混合，进而影响聚氨酯反应进程；(3)不溶性物质会对泡沫的形成过程造成不利影响。同时，异氰酸酯作为一种挥发毒性物质，其还会在使用过程中给人体带来刺激和伤害。因此，对于异氰酸酯的预混操作，不仅要进行合理的方案设计以保证异氰酸酯的有效质量及操作者的人身安全，还需要对预混过程中的异氰酸酯失效变质、杂质引入等问题提出相应的解决方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于至少部分解决下述问题之一：(1)异氰酸酯在预混过程中或预混后黏度增大、活性降低或失效变质；(2)预混过程难控制；(3)异氰酸酯与多元醇等形成发泡原液后，在模腔中的填充效果不佳，且所得聚氨酯泡沫的各项性能难以兼顾。
[0005]为达到上述目标，本专利技术首先提供了一种异氰酸酯的预混方法，即将异氰酸酯与另一物质均匀混合的方法，该预混方法是将液态异氰酸酯与惰性化合物A通过静态混合器进行混合，所述惰性化合物A为惰性液态发泡剂和/或惰性气态发泡剂，具体包括如下步骤：(1)原料准备：
[0006]异氰酸酯，该异氰酸酯中的不溶物含量≤0.02wt％；
[0007]惰性化合物A，该惰性化合物A的水分＜0.005wt％；
[0008]所述惰性化合物A为惰性液态发泡剂和/或惰性气态发泡剂；
[0009](2)混合：将异氰酸酯和惰性化合物A引入静态混合器中，经混合后，获得预混物B。
[0010]其中，本专利技术所述的惰性是指不与异氰酸酯发生反应或者不会使异氰酸酯变质，
液态是指在20℃、101KPa环境下为液态，气态是指在20℃、101KPa环境下为气态。上述惰性化合物A的主体成分虽然为惰性，但是在其生产、储存及运输的过程中，难免会引入一些非惰性的物质，如空气中的水等。因此，为了防止异氰酸酯与水发生反应，需要对惰性化合物A进行水分进行控制，将其中的水分降至某一范围。实验发现，将水分控制在＜0.005％，可以防止异氰酸酯失效，保证预混过程顺利进行，且预混物B中无不溶性物质产生，进而可节省原材料和能源。同时，实验发现，水分＜0.005％还有利于提高惰性化合物A与异氰酸酯之间的相容性，有利于进一步促进聚氨酯发泡原液的流动。对惰性化合物A的水分去除可以采用干燥氮气置换或使用干燥过滤器等方法进行。
[0011]由于异氰酸酯的化学性能非常活泼，其在储存的过程中也会产生不溶性物质，并使异氰酸酯的粘度增大，实验发现，当不溶物的含量超过一定的范围后，将阻碍均匀细密泡孔的形成，最终导致聚氨酯泡沫的物化性能变差。将不溶物含量控制在≤0.02％的范围时，可有效避免上述负面影响，进而保证异氰酸酯的有效质量和聚氨酯泡沫的优异性能。
[0012]本专利技术使用静态混合器进行预混操作，可以防止预混物中产生气泡，并可实现异氰酸酯与惰性化合物A之间的良好分散及充分混合。本专利技术所使用的静态混合器可以为SX型(即其单元由交叉的横条按一定规律构成许多X型单元)、SV型(即其单元是由一定规格的波纹板组装而成的圆柱体)、SK型(即其单元由单孔道左、右扭转的螺旋片组焊而成)、SH型(即其单元由双孔道组成，孔道内放置螺旋片，相邻单元双孔道的方位错位90度，单元之间设有流体分配室)或SL型(即其单元由交叉的横条按一定规律构成许多L型单元)。
[0013]综上所述，通过对水分和不溶物含量的控制，可避免失效及无效样品的产生，便于控制预混过程，同时，采用该预混方法所获得的预混物B的粘度较低、物料间的相容性好，有利于提高聚氨酯发泡原液的流动性，进而提高填充效果，且有利于聚氨酯原料均匀混合、充分反应，以形成均匀细密的泡孔，并提高泡沫的综合性能。并且静态混合器密闭的混合环境，还可以防止异氰酸酯挥发给人体带来的刺激或损害。
[0014]优选的，在原料进入前，静态混合器的容腔内的相对湿度≤10％。
[0015]为了获得更好的混合效果，除了对原材料的质量进行控制外，还要确保静态混合器的洁净和干燥，其中洁净是指静态混合器内部无污染物，干燥是指静态混合器容腔内的相对湿度≤10％。该相对湿度的限定，有利于提高预混效果，避免异氰酸酯活性降低或失效变质，便于对预混过程进行质量控制，同时还可以避免因无目标地对静态混合器进行干燥而产生的能源浪费问题。对于静态混合器内腔相对湿度的控制，可以采用热干燥、干燥空气干燥法、干燥氮气干燥法等方式对混合器进行干燥处理。
[0016]优选的，所述惰性化合物A与所述异氰酸酯的重量比为1：7～20。该比例可更好的实现惰性化合物A与异氰酸酯的混合，若惰性化合物A太多，则惰性化合物A容易脱离异氰酸酯，造成原料损失，若惰性化合物A太少，则异氰酸酯的粘度及聚氨酯发泡原液的流动性不能显著改善，实验发现，将混合比例控制在上述范围可以使惰性化合物A与异氰酸酯的相容性好，提高预混物B的稳定性，并有利于聚氨酯发泡原液的流动。
[0017]优选的，所述静态混合器的外部设有温度控制系统，静态混合器内的原料温度控制在5～22℃。在静态混合器的外部增设温度控制系统，可以实现对混合体系温度的控制。实验发现，在物料的混合过程中，将物料的温度控制在5～22℃，可降低发泡剂的气态逃离，提高物料间的相容性，并使物料处于最佳流动状态，同时还可以使物料在混合后即可直接
用于生产，从而免去再次调温处理的过程，可简化工艺流程、节约能源、便于使用。温度控制系统具体可以为：在静态混合器外设置夹套，并在夹套内通冷却水或蒸汽来调整静态混合器内的温度。
[0018]优选的，上述技术方案还包括对惰性化合物A的水分进行在线检测。本专利技术所述的在线检测，即将检测设备与生产线相连接，利用软件测量技术进行在线检测和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异氰酸酯的预混方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)原料准备：异氰酸酯，该异氰酸酯中的不溶物含量≤0.02wt％；惰性化合物A，该惰性化合物A的水分＜0.005wt％；所述惰性化合物A为惰性液态发泡剂和/或惰性气态发泡剂；(2)混合：将异氰酸酯和惰性化合物A引入静态混合器中，经混合后，获得预混物B。2.如权利要求1所述的预混方法，其特征在于，在原料进入前，静态混合器的容腔内的相对湿度≤10％。3.如权利要求1所述的预混方法，其特征在于，所述惰性化合物A与所述异氰酸酯的重量比为1：7～20。4.如权利要求1所述的预混方法，其特征在于，所述静态混合器的外部设有温度控制系统，静态混合器内的原料温度控制在5～22℃。5.如权利要求1所述的预混方法，其特征在于，所述水分检测为在线检测。6.如权利要求1所述的预混方法，其特征在于，预混物B在5℃时的粘度＜800mPa
·
s。7.如权利要求1～6所述的任意一项预混方法，其特征在于，所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或改性异氰酸酯中的至少一种。8.如权利要求7所述的预混方法，其特征在于，所述改性异氰酸酯是经聚醚多元醇、生物基多元醇、二氧化碳基多元醇或聚酯多元醇改性的多亚甲基多苯基异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯。9.如权利要求1～6所述的任意一项预混方法，其特征在于，所述惰性液态发泡剂为正戊烷、异戊烷、环戊烷、1,1,1,3,3,
‑
五氟丁烷、顺式
‑
1,1,1,4,4,4
‑
六氟

【专利技术属性】
技术研发人员：邢益辉，吴一鸣，芮强，李霞，张蒙蒙，
申请(专利权)人：南京红宝丽聚氨酯有限公司，
类型：发明
国别省市：