[发明专利]疏水改性聚乙烯亚胺发泡剂

说明书

本发明涉及一种可释放二氧化碳的疏水链改性的聚乙烯亚胺发泡剂的制备以及该发泡剂在聚氨酯泡沫材料方面的应用。所述可释放二氧化碳的疏水链接枝的聚乙烯亚胺发泡剂的疏水链的接枝度为1％～45％，含有1～2个聚环氧丙烷的重复单元，且该疏水链端基为含有1～6个碳原子的烷氧基。本发明通过构建外层为烷氧基聚环氧丙烷链、内层为聚乙烯亚胺的CO₂加合物的新型发泡剂核壳结构，将疏水链改性聚乙烯亚胺的CO₂加合物发泡剂的烷氧基聚环氧丙烷侧链的聚合度降到1和2，不仅没有降低所得发泡剂在聚氨酯白料中的分散性，保证发泡过程顺利进行，而且在同等接枝率条件下与其他聚合度大于2的侧链的相应发泡剂相比，大幅度提高了所得发泡剂的CO₂含量。

技术领域

本发明属于发泡剂及其制备和应用技术领域，具体涉及一种可释放二氧化碳的疏水链改性的聚乙烯亚胺发泡剂的制备以及该发泡剂在聚氨酯泡沫材料方面的应用。

背景技术

聚氨酯泡沫使用量很大，广泛用于沙发、床垫、汽车坐垫，以及冰箱、管道和建筑保温等领域。聚氨酯泡沫的生产需要大量的发泡剂，至今已经历了四代。第一代发泡剂为低沸点氯氟烃(CFC)化合物，会显著破坏臭氧层、具有严重的温室效应，目前已禁止使用。第二代发泡剂为氢氯氟烃(HCFC)化合物。该类化合物臭氧消耗潜值(ODP)虽大大降低，但仍有很高的温室效应，即地球变暖潜值(GWP)较大，面临淘汰。第三代发泡剂为氢氟碳(HFC)化合物，由于不含氯，不破坏臭氧层，是所谓的“环保发泡剂”，目前在我国推广应用；但GWP仍很高，其使用受“京都议定书”的限制，发达国家已开始禁用。第四代发泡剂为含氟烯烃(HCFO)化合物，这类发泡剂在大气中的分解产物含三氟醋酸(CF₃COOH)和氢氟酸(HF)，能造成酸污染，破坏生态环境。烷烃类发泡剂(如环戊烷)的性能与HCFO类似，对环境影响小，但存在易燃易爆的风险。另外，所有这些发泡剂均为可挥发性有机物(VOC)，而对于汽车、飞机等封闭和半封闭空间来说，VOC总量的控制也越来越严。

二氧化碳(CO₂)是大气中存在的气体，利用CO₂作为发泡剂，不会消耗臭氧，不会燃烧，不会产生额外的温室效应。当前公开的可释放二氧化碳的疏水链改性的聚乙烯亚胺发泡剂，其疏水链为烷氧基聚丙二醇链或者长链烷基，其中烷氧基聚丙二醇链的结构通式为式中，i为0、1、2或3，g为3～15的正整数；长链烷基结构通式为式中M为或共价键，h为2～16的正整数。该发泡剂能够用于聚氨酯的发泡。进一步的研究表明，聚丙二醇链改性的发泡剂适合于聚醚(即聚丙二醇多元醇)体系的聚氨酯泡沫；而烷基链改性的发泡剂更适合于蓖麻油多元醇发泡体系。

目前聚氨酯泡沫仍然以聚醚多元醇发泡体系为主，因此聚丙二醇改性的聚乙烯亚胺发泡剂在实际使用中显得更为重要。但研究发现，当前采用的聚丙二醇疏水链的聚丙二醇链节至少为3，仍然较长。由于聚丙二醇疏水链不会吸收二氧化碳，过长的疏水链会降低发泡剂的二氧化碳含量，从而降低单位质量的发泡剂的发泡效率。根据现有文献报导，这类发泡剂所制备的聚氨酯泡沫密度仍然较大，在优化条件下聚氨酯泡沫密度为62.4±3.0kg/m³。而实际应用中，聚氨酯泡沫的密度一般为40～60kg/m³。因此，有必要优化聚丙二醇改性的可释放二氧化碳的聚氨酯发泡剂的结构，以满足实用的要求。

另外，为了使用方便，常常将聚醚多元醇组份(包括聚醚多元醇、发泡剂、催化剂、阻燃剂等)配成一个组份，称为白料；而将异氰酸酯单独作为一个组份，称为黑料。实际使用时，可以在喷枪头将黑白料混合进行喷涂发泡，比如外墙保温泡沫的制备。这就需要白料有足够的贮存稳定性(比如3到6月)。而以前的研究并未涉及这一领域。因此研发可用于白料组合料的可释放二氧化碳的聚氨酯发泡剂具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，首先提供一种高二氧化碳含量的疏水链改性聚乙烯亚胺发泡剂。