[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

液化天然气(LNG)是将气态天然气通过加压冷却或冷却至-163℃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65.1MPa，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无益。

发明内容

本发明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，本发明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、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：

F1为羟基或胺基，F2为羟基或胺基，F1和F2可同时为羟基或分别为羟基与胺基；R1为化学键、氧撑(-O-)或C1～C18的碳链，R2为氧撑(-O-)或羧基(-COO-)，R3为氧撑(-O-)或羧基(-COO-)，即R2和R3可以同时为或分别为氧撑(-O-)，或羧基(-COO-)；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(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，n和m可以相同也可以不同。

作为本发明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C1～C4的饱和或不饱和碳链，包括各种同分异构体结构；P1和P2中的共聚物的聚合度为1～4，P1、P2为C1～C18的碳链，其中碳链最佳为C1～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％。

作为本发明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200～800KOH/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300～600KOH/mg、官能度为3～6；多元醇的重量百分含量为20％～40％。

作为本发明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。