高压缩强度刚性增强型硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高压缩强度刚性增强型硬质聚氨酯泡沫塑料，其由以下重量百分比的成分组成：１％～５５％的Ａ组分、１％～６０％的多元醇、１％～２０％的发泡剂、０％～１０％的催化剂、０％～１０％的泡沫稳定剂、０％～３０％的阻燃剂、１％～６０％的异氰酸酯；Ａ组分为具有以下结构式的芳香族化合物：本发明专利技术还同时公开了上述硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法。本发明专利技术的硬质聚氨酯泡沫塑料具有高压缩强度和低温下尺寸的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大型液化天然气运输船用高压缩强度刚性增强型硬质聚氨酯泡 沫塑料的制备方法。
技术介绍
液化天然气(LNG)是将气态天然气通过加压冷却或冷却至_163°C而成的液态燃 料。大量LNG的运输必须通过大型LNG船舶完成。大型LNG运输船中，具有竞争力的两种 大型货舱设计分别是球罐型和薄膜型。绝热层是保证大型LNG船安全性的重要屏障，两种 货舱均需采用绝热保温材料，达到安全运输的目的。因此用于大型LNG船的高分子绝热保 温材料具有举足轻重的地位。理论上，具有高稳定性和低导热系数的高分子材料均可用于LNG船的绝热保温， 例如聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料，聚氨酯泡沫塑料和聚氯乙烯泡沫塑料等。但是，由 于大型LNG船安全性的要求极高，尤其要求深冷条件下高分子绝热保温材料具有低导热系 数的同时，还必须具有高压缩强度、高尺寸稳定性等性能，因此仅有特殊结构的聚氨酯和聚 氯乙烯泡沫塑料才能够满足其使用要求。朱吕民等描述了用玻璃纤维和玻璃中空小球增强硬质聚氨酯泡沫塑料的性 能(朱吕民，刘益军聚氨酯泡沫塑料，第三版)。用玻璃纤维的方法虽然可以有效增强 聚氨酯泡沫塑料，但是通常工艺复杂，而且材料的各向异性差别非常大。例如中国专利 200610128243. 9和200710144139. 3分别告知了以玻璃纤维和连续纤维增强聚氨酯泡沫塑 料的方法，但是前者仅提及对表观容重为768kg/m3的聚氨酯泡沫塑料其竖向抗压强度可达 65. IMPa，后者则未指明压缩试验的方向。虽然本领域中，以邻苯二甲酸酐为起始剂的多元 醇含有芳香结构，但是该类多元醇的官能度仅为2，对提高刚性聚氨酯泡沫塑料的压缩性能
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种具有高压缩强度和低温尺寸稳定性的聚氨 酯泡沫塑料及其制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种高压缩强度刚性增强型硬质聚氨酯泡沫 塑料，其由以下重量百分比的成分组成1 % 55 %的A组分、1 % 60 %的多元醇、1 % 20%的发泡剂、0% 10%的催化剂、0% 10%的泡沫稳定剂、0% 30%的阻燃剂、 60%的异氰酸酯； A组分为具有以下结构式的芳香族化合物Cl C18的碳链，R2为氧撑(-0-)或羧基(-C00-)，R3为氧撑(_0_)或羧基(-C00-)，即R2 和R3可以同时为或分别为氧撑(-0-)，或羧基(-C00-) ；Pl为环氧乙烷和环氧丙烷的均聚 物或者为环氧乙烷和环氧丙烷任意比例的共聚物(该共聚物的聚合度为1 100) ；P2为环 氧乙烷和环氧丙烷的均聚物或者为环氧乙烷和环氧丙烷任意比例的共聚物(该共聚物的 聚合度为1 100) ;n为1 4的整数中的任意一个，m为1 4的整数中的任意一个，η和 m可以相同也可以不同。作为本专利技术的高压缩强度刚性增强型硬质聚氨酯泡沫塑料的改进:A组分中R1 为Cl C4的饱和或不饱和碳链，包括各种同分异构体结构；Pl和P2中的共聚物的聚合度 为1 4，P1、P2为Cl C18的碳链，其中碳链最佳为Cl C4的饱和或不饱和碳链，包括 各种同分异构体结构、或环氧乙烷，环氧丙烷的均聚物或任意比例的共聚物；n为2或3，m 为2或3 ;A组分的重量百分含量为5 % 40 %。作为本专利技术的高压缩强度刚性增强型硬质聚氨酯泡沫塑料的进一步改进多元醇 为聚醚多元醇和/或聚酯多元醇，所述多元醇的羟值为200 800K0H/mg、官能度为2 8 ； 多元醇的重量百分含量为10% 50%。更优选的是多元醇的羟值为300 600K0H/mg、 官能度为3 6 ；多元醇的重量百分含量为20% 40%。作为本专利技术的高压缩强度刚性增强型硬质聚氨酯泡沫塑料的进一步改进发泡剂 为水、氢氯氟烃类、氢氟烃类和烃类中的至少一种，其中水为优选发泡剂；催化剂为叔胺类 催化剂或有机金属催化剂，优选叔胺类催化剂；泡沫稳定剂为有机硅表面活性剂，有机硅表 面活性剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物；阻燃剂为卤代磷酸酯类阻燃剂或磷酸酯类阻 燃剂。作为本专利技术的高压缩强度刚性增强型硬质聚氨酯泡沫塑料的进一步改进氢氯氟 烃类为1，1-二氯-1-氟代乙烷(141b)，氢氟烃类为1，1，1，3，3_五氟丙烷(HFC_254fa)，烃 类为链烷烃、链烯烃或环烷烃；叔胺类催化剂为三乙烯二胺、N，N’_ 二甲基环己胺、双(2-二 甲氨基乙基)醚或三亚乙基二胺；有机硅表面活性剂为B8433，B8404, B8467, AK-8802， AK-8805或AK-8807;卤代磷酸酯类阻燃剂为四(2-氯乙基)二亚乙基醚二磷酸酯，磷酸酯 类阻燃剂为甲基膦酸二甲酯。作为本专利技术的高压缩强度刚性增强型硬质聚氨酯泡沫塑料的进一步改进链烷烃 为正丁烷、异丁烷或正戊烷，所述环烷烃为环戊烷。作为本专利技术的高压缩强度刚性增强型硬质聚氨酯泡沫塑料的进一步改进异氰酸 酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)，异氰酸酯的重量百分含量为30% 55%。在本专利技术中，较佳的比例为A组分4% 10%、多元醇30% 40%、发泡剂 10%、催化剂0. 5% 2%的、泡沫稳定剂0. 5% 2%、阻燃剂4% 8%、异氰酸酯40% 50%。本专利技术还同时提供了上述高压缩强度刚性增强型硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方 法，包括以下步骤1)、将A组分与多元醇均勻混合；2)、将发泡剂、催化剂、泡沫稳定剂和阻燃剂加入到步骤1)所得的混合物中，混合 均勻；3)、将步骤2)所得的混合物加入聚氨酯发泡机的多元醇储罐中，将异氰酸酯加入到聚氨酯发泡机的异氰酸酯储罐中；4)、将多元醇储罐中的混合物与异氰酸酯储罐中的异氰酸酯高速均勻混合；然后 浇注到金属模具中；5)、待金属模具中的发泡体反应完毕后，即发泡体固化并自然完全冷却后，脱模， 将所得聚氨酯泡沫材料于室温(10 30°c )下放置3天，得高压缩强度刚性增强型硬质聚 氨酯泡沫塑料。本专利技术的高压缩强度刚性增强型硬质聚氨酯泡沫塑料是由A组分，B组分，C组分 和D组分组成。具体如下B组分为多元醇；C组分由发泡剂、催化剂、泡沫稳定剂和阻燃剂 组成；D组分为异氰酸酯。本专利技术的高压缩强度刚性增强型硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，在步骤1)中， 为了加快混合效果，可采用加热方式混合，加热的温度以A组分能均勻溶于B组分中为准， 混合均勻后冷却到室温。在专利技术过程中，专利技术人也曾尝试引入双酚A含芳香结构，达到增强聚氨酯泡沫塑 料压缩强度的目的，但是增加幅度有限，且横向、竖向压缩强度尚不能满足薄膜型LNG船对 刚性绝热保温材料的要求。如果继续增加双酚A含量，所得聚氨酯泡沫塑料综合性能会下 降。本专利技术通过在聚氨酯组分中引入特殊的芳香环结构，从而使所得的硬质聚氨酯泡 沫塑料的综合性能能满足大型LNG运输船的性能要求。本专利技术的硬质聚氨酯泡沫塑料具有 高压缩强度、低温尺寸稳定性、低导热系数等特点，能作为大型LNG运输船用聚氨酯绝热保 温材料。具体实施例方式以下份数均为重量份。实施例1 一种高压缩强度刚性增强型硬质聚氨酯泡沫塑料， 各组分的比例如下A组分4，4_氧双邻苯二甲酸乙二醇酯10份；B组分聚醚多元醇SC-450，羟值为450mgK0H/g，390份；C组分三乙烯二胺催化剂3份，B8433有机硅泡沫稳定剂3份，1，1-.氯-ι本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压缩强度刚性增强型硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征是由以下重量百分比的成分组成：１％～５５％的Ａ组分、１％～６０％的多元醇、１％～２０％的发泡剂、０％～１０％的催化剂、０％～１０％的泡沫稳定剂、０％～３０％的阻燃剂、１％～６０％的异氰酸酯；所述Ａ组分为具有以下结构式的芳香族化合物：＊＊＊，Ｆ１为羟基或胺基，Ｆ２为羟基或胺基，Ｒ１为化学键、氧撑或Ｃ１～Ｃ１８的碳链，Ｒ２为氧撑或羧基，Ｒ３为氧撑或羧基；Ｐ１为环氧乙烷和环氧丙烷的均聚物或者为环氧乙烷和环氧丙烷任意比例的共聚物，所述共聚物的聚合度为１～１００；Ｐ２为环氧乙烷和环氧丙烷的均聚物或者为环氧乙烷和环氧丙烷任意比例的共聚物，所述该共聚物的聚合度为１～１００；ｎ为１～４的整数中的任意一个，ｍ为１～４的整数中的任意一个。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王利群，王红军，涂克华，柳定荣，夏森权，茅中乔，
申请(专利权)人：浙江大学，浙江省德清县浦森耐火材料有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]