[发明专利]一种发泡剂及其在建筑和冷链用聚氨酯材料中的应用

说明书

本发明属于聚氨酯发泡领域，具体涉及一种发泡剂组合物及其在制备建筑和冷链用聚氨酯材料中的应用。本发明的发泡剂组合物包含环戊烷(CP)5.2‑10.3重量份，异戊烷(IP)5.2‑10.3重量份，1,2,3,3,3‑五氟丙烯(HFO‑1225ye)0.4‑1.2重量份。采用本发明的发泡剂组合物与特定重量份的多异氰酸酯、组合聚醚配合使用，使得所制备的聚氨酯硬泡的包括平均芯密度、垂直方向和水平方向的压缩强度、高温和低温的尺寸稳定性、导热系数在内的各项性能均获得了出乎预料的提高。

技术领域

本发明属于聚氨酯发泡领域，具体涉及一种发泡剂组合物及其在制备建筑和冷链用聚氨酯材料中的应用。

背景技术

硬质聚氨酯泡沫塑料，简称聚氨酯硬泡，由异氰酸酯与多元醇组分在匀泡剂、催化剂、发泡剂等多种助剂的作用下反应而成的一种微孔材料，其是一种绝热保温性能良好的合成材料。由于其具有一定的机械性能及优良隔热、保温和减震等性能，现已广泛用于输油管道、热力管线及化工设备的保温，而且还因其具有重量轻、比强度高、导热系数小等优点，其密度、硬度等可根据用户的需求而进行调整，成型方便，因此已在冰箱、冰柜等家电行业，冷藏车等冷链运输设备，以及建筑保温领域有着广泛的应用。

其中，发泡剂是聚氨酯硬泡生产的主要助剂品种之一，主要有化学发泡剂和物理发泡剂两类，化学发泡剂主要是水，水同异氰酸酯组分反应生成二氧化碳气体而使聚氨酯材料发泡；物理发泡剂主要是低沸点有机化合物。

DuPont公司于1958年第一次将三氯一氟甲烷(CCl₃F,CFC-11)作为聚氨酯硬泡发泡剂，所得制品导热系数低、性能优异，从那时起CFC-11被广泛的用于氨酯硬泡领域使用。1974年，美国加州大学的Rowland和Molina指出，CFCs会破坏地球的臭氧层，它是一种臭氧消耗物质。根据《蒙特利尔议定书》，发达国家在1996年禁止了CFC的生产，我国也与2007年全面禁止了CFC-11的生产。在此背景之下，出现了各种CFC-11的替代品，

HCFC-141b(1,1-二氯-l-氟乙烷)作为CFC-11的替代品，导热系数较低，保温效果好，但其分子中仍含有能够破坏臭氧的氯原子，臭氧损耗潜值(ODP)为0.11，并未降至零，因此只是过渡性替代CFC-11的发泡剂。美国、日本已在2003年提前淘汰HCFC-141b，欧盟在2004年也已淘汰HCFC-14lb，中国于2015年开始削减HCFC-14lb的生产，在2030年前完全停止生产。

目前最主要的两种HFC类发泡剂是HFC-245fa和HFC-365mfc，这两种物质的全球变暖潜值(GWP)较高，会导致温效应，因此HFC类发泡剂仍然会被淘汰。水作发泡剂对环境影响很小，但是CO₂的导热系数太高，制品的尺寸稳定性也比较差。Honeywell开发的LBA和DuPont开发的FEA-1100是第四代发泡剂，它们的ODP为零、GWP较低、对环境影响较小，且导热较低，是性能良好的发泡剂。

烷烃类(HC)发泡剂中最具常用的是3种戊烷类发泡剂:环戊烷(cyclopentan，CP)、正戊烷(n-pentane，NP)及异戊烷(isopentane，IP)，它们在室温下皆为液态，ODP值均为零，GWP值很低，对环境影响极小，因此戊烷类发泡剂自从引入到聚氨酯领域，就很快得到了广泛的应用。环戊烷的ODP为0，GWP较小，是目前用量较大的聚氨酯发泡剂，然而烷烃类发泡剂易燃易爆，而且烷烃类发泡剂的导热系数较高。因此CP发泡剂在使用时还需要克服其易燃易爆导致的安全问题，并且其由于导热系数较高而导致所制备的聚氨酯硬泡保温性能有待提高。