[发明专利]发泡剂和采用此发泡剂的硬质泡沫塑料的制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种发泡剂和采用此发泡剂的硬质泡沫塑料的制备方法。

背景技术

在发泡剂的存在下将适当的多异氰酸酯与多元醇组分进行反应可以得到硬质泡沫塑料。多异氰酸酯和多元醇组分比例不同时，可以得到聚氨酯硬质泡沫塑料或氨基甲酸酯改性的聚异氰脲酸酯硬质泡沫塑料。这种材料可用作绝热材料，如建筑板材、管道保温、冰箱冷柜的结构材料。氟利昂(简称CFC)作为发泡剂被广泛应用，但是其对大气臭氧层有破坏作用。目前，人们越来越重视环保，意识到保护地球环境、保护臭氧层的重要性，而淘汰臭氧破坏物质CFC通常采用三类发泡剂进行替代，即氢化氟氯烃(简称HCFC)过渡性替代物、烃类和氢化氟烷烃(简称HFC)类替代物。烃类和HFC类替代物臭氧损耗(简称ODP)值为零，但存在下述问题：当采用烃类发泡剂时，需要对生产设备进行改造，前期投资较大，另外它也不能用于喷涂发泡，应用受到了限制；当采用HFC类化合物作发泡剂时，原料成本太高也是众所周知的，应用也受到限制。HCFC类过渡性替代物分子中含有氢，化学特性不稳定，比较容易分解，其ODP值要远远小于CFC，所以HCFC被当作CFC发泡剂第一代替代产品，在过渡时期内暂时使用。其中一氟二氯乙烷(简称HCFC-141b)为替代CFC最成熟的产品，它与多元醇和异氰酸酯的相容性好，在不增加设备的条件下可以直接用HCFC-141b代替CFC，在达到同样密度和相近的物理特性泡沫体时用量要少于CFC。HCFC-141b的缺陷在于原料价格较高，其对于环境仍有一定程度的危害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发泡剂，用于硬质泡沫塑料制备，成本较低，且ODP值较低。

本发明的目的还在于提供采用上述发泡剂的硬质泡沫塑料的制备方法。

本发明所述发泡剂由5～95wt％的-氟二氯乙烷和5～95wt％的二甲醚组成。

由于二甲醚价格较低，且ODP值为零，它的加入，减少了HCFC-141b用量，明显降低了发泡剂的成本和ODP值，对保护环境有利。此外，由于二甲醚具有可燃、沸点较低、化学性质稳定、气体导热系数较高等特性；相比之下，HCFC-141b是强极性化合物，对泡沫有增塑性，气体导热系数较低。将两种化合物按一定的比例混合用作发泡剂，综合性能有明显的改善，可燃性降低甚至不燃，混合气体导热系数适宜。另外，制得泡沫尺寸稳定性获得改善，可以获得较低密度的稳定泡沫体。这是由于一方面，二甲醚沸点较低，泡孔内的气体在较低的温度下具有较高的蒸汽压，使泡孔内的压力较大，抵消了部分大气对泡沫的外压，减小了泡柱所需的支撑力，从而改善了泡沫尺寸稳定性；另一方面，由于HCFC-141b的增塑性，对泡壁与泡柱都有一定的溶解作用，使得泡沫易被大气压缩变形，使尺寸稳定性变差，降低它的用量，相当于减少了增塑性，从而改善了泡沫的尺寸稳定性。泡沫尺寸稳定性好，减小了泡柱所需的支撑力，由于该支撑力对应于一定的泡沫体密度，密度越高，获得的压缩强度越高，泡柱支撑力也就越高，反之亦然。从而可以获得较低密度的稳定泡沫体。

上述发泡剂根据不同的要求选择不同的比例，如绝热性能要求较高，混合物由50～95wt％的HCFC-141b和5～50wt％的二甲醚组成较佳。如绝热性能要求不高，混合物由5～50wt％的HCFC-141b和50～95wt％的二甲醚组成较佳。

本发明所述硬质泡沫塑料的制备方法，原料包括多异氰酸酯和多元醇，采用的发泡剂由5～95wt％的HCFC-141b和5～95wt％的二甲醚组成。

所述发泡剂的用量，由本领域的技术人员很容易做出决定，一般占反应原料多异氰酸酯和多元醇组分总重量的3～25％。

在上述制备方法中所采用的多元醇组分是公知的，其平均羟基数为280～1000、优选300～700mgKOH/g，且其羟基官能度为2～8、优先3～8。它包括三类多元醇：第一类为起始剂与环氧烷烃的反应产物，环氧烷烃可以是环氧乙烷和/或环氧丙烷，起始剂包括：醇类如乙二醇、二甘醇、丙二醇、丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、三异丙醇胺、季戊四醇、山梨醇和蔗糖，多胺类如乙二胺、甲苯二胺、二氨基二苯甲烷和多亚甲基多亚苯基多胺和氨基醇类如乙醇胺、异丙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺和烷基醇胺，以及此类起始剂制备的多元醇混合物；第二类是聚酯多元醇，它包括由适当比例的乙二醇和或其它多元醇与二羧酸或多羧酸缩合而制得的聚酯多元醇；第三类是聚合多元醇，它包括羟基封端的聚硫醚、聚酰胺、聚酰胺酯、聚碳酸酯、聚缩醛、聚烯烃和聚硅氧烷。