[发明专利]一种用离子液体催化制备PIR材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于PIR材料制备领域，具体涉及一种采用离子液体催化来制备PIR材料的方法。

背景技术

聚氨酯材料已经广泛应用于汽车、建筑、家电、能源等各个行业。其中PIR材料(聚异三聚氰酸脂)以其良好的阻燃性、较低的线型膨胀系数和导热系数，在液化天然气、液化乙烯、液化石油气储存运输和建筑保温隔热等领域应用广泛。然而，由于PIR材料的反应过程复杂，熟化过程缓慢，对加工工艺的要求非常严格。此外，传统的胺类、锡类和汞类的催化剂对环境也有一定的污染。

离子液体是指全部由离子组成的液体。如高温下KCl、KOH等熔融为液体，这种液体就是离子液体。通常所说的离子液体，是指在室温下为液体，且全部由离子组成的化合物，又称室温离子液体。离子液体是近年来兴起的一类极具应用前景的绿色催化剂，以其独特的强极性、不挥发、对水和空气稳定等优良性能而广泛应用于电化学、有机反应、化工分离、材料制备等领域的研究，被公认为能在许多领域替代易挥发性的环境友好型催化剂。

在材料成型应用中，离子液体多被用作溶剂，合肥工业大学公布了用离子液体作为溶剂，制备纤维素基聚氨酯材料的方法(咪唑基离子液体中纤维素基聚氨酯材料的制备，王川行等，广东化工，37卷，205期)。河南科技大学研究了制备梳型聚氨酯大分子离子液体材料的方法，并提交了专利申请(CN101628962A)。而用离子液体直接催化聚氨酯反应，尤其是PIR反应的应用，未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种用离子液体催化PIR材料的制备方法，具体地说是利用离子液体的催化活性、不挥发性和其他特性，制备出PIR材料的方法，以弥补现有技术存在的熟化慢、催化剂污染化境等缺陷。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种用离子液体催化制备PIR材料的方法，是利用离子液体的催化活性和其他性能，制备PIR材料，该方法为：先将离子液体和组合聚醚混合，再与异腈酸酯一起经由高压发泡机注入模具中进行反应，或者直接将离子液体、组合聚醚和异腈酸酯经由高压发泡机注入模具中进行反应，反应后脱模得到PIR材料；

所述离子液体与组合聚醚的质量比为0.1～10∶90～99.9，所述离子液体与异腈酸酯的质量比为0.1～10∶90～99.9。其中所述组合聚醚包括聚醚多元醇和聚酯多元醇中的一种或几种；进一步包括聚氧化丙烯多元醇、聚氧化乙烯多元醇、聚合物多元醇和芳烃聚酯多元醇中的两种以上。

上述聚氧化丙烯多元醇、聚氧化乙烯多元醇、聚合物多元醇和芳烃聚酯多元醇在组合聚醚中的质量含量优选为：聚氧化丙烯多元醇45％～98％，(优选45％～90％，进一步优选55％～85％)，聚氧化乙烯多元醇2％～20％(优选2％～18％，进一步优选2％～10％)，聚合物多元醇10％～98％(优选10％～70％，进一步优选10％～30％)，芳烃聚酯多元醇5％～60％(优选5％～50％，进一步优选20％～30％)。

本发明中离子液体与组合聚醚的质量比为优选为0.1～8∶92～99.9，离子液体与异腈酸酯的质量比为0.1～8∶92～99.9。

本组合聚醚还可以包括胺类催化剂；所述胺类催化剂优选为三乙烯二胺；所述胺类催化剂在组合聚醚中的质量含量为0.4％～3％，优选为0.5％～2％。

本组合聚醚还可以包括发泡剂；所述发泡剂优选为HCFC141b(即CH₃CCl₂F)发泡剂；发泡剂在组合聚醚中的质量含量为5％～15％，优选为8％～11％，进一步优选为9％～10％。

本组合聚醚，在没有损害本发明的效果的范围内，还可进一步含有色浆、阻燃剂、辅助催化剂、表面活性剂、或填料等，前述各组分的用量可在现有技术的范围中进行选择。

本组合聚醚对羟值并没有严格要求，但其羟值在150～350mgKOH/g范围内可达到较佳效果。

本发明的异腈酸酯可以为MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)或pMDI(聚合二苯基甲烷二异氰酸酯，也称为粗MDI)。

本发明的离子液体的阳离子为烷基咪唑离子：

其中R₁、R₂、R₃、R₄或R₅分别独立地为H或C_1-8烷基。