[发明专利]纳米碳纤维聚醚多元醇乳化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种纳米碳纤维(CNFs)聚醚多元醇乳化剂及其制备方法和用途。该乳化剂的聚醚多元醇分子链段中通过化学反应嵌入了CNFs。其制备方法为：在强氧化剂的作用下氧化CNFs成为含有羟基、羧基等含氧官能团的物质，获得改性CNFs；改性CNFs先后与环氧乙烷和环氧丙烷在碱性催化剂作用下反应，得到CNFs聚醚多元醇乳化剂。本发明的乳化剂在应用于制备聚氨酯硬质泡沫时，可有效改善泡沫的各项性能。

技术领域

本发明涉及乳化剂领域，具体涉及一种纳米碳纤维聚醚多元醇乳化剂及其制备方法和用途。

背景技术

冰箱、冷柜等产品的出现极大地提高了人们生活的便利性，但同时也在一定程度上也对环境造成了污染，随着人们环保节能的意识越来越高，冰箱产品的质量等级也在一步步地提高，从起初的没有能耗限制，到二级能耗要求，再到市场上普遍的一级能耗要求。

一般而言，影响能耗主要有三个因素：一是压缩机的制冷效率，二是冰箱箱体的结构，三是聚氨酯硬质泡沫的导热系数。聚氨酯硬质泡沫的导热系数由固体导热系数、气体导热系数和热辐射组成，其中固体导热系数主要与泡沫的密度有关，气体导热系数由微孔泡沫中的发泡剂和CO₂决定，热辐射主要与泡孔的尺寸相关。固体泡沫的密度越低、发泡剂气体导热系数越低、泡沫孔径越小，聚氨酯硬质泡沫的导热系数越低，冰箱能耗值也就越低。一般发泡剂导热系数越低，对大气污染越严重，密度低强度不够，泡沫容易收缩，因此，主要的改善方向在热辐射。

降低聚氨酯泡沫热辐射导热系数的主要方法是降低泡沫孔径大小，其关键是增加聚氨酯反应前期的成核数量，也就需要额外增加乳化剂。市场上常用的乳化剂为3M公司的3M-5056，3M-5056是一种含氟悬浊液，可以增加泡沫成核数量，但其相容性差，即使加入少量3M-5056，组合料稳定性也只能维持48h，而且该物质全球变暖潜能值(GWP)值高，对大气污染严重，在很多国家禁止使用。

碳纤维材料经过多年的发展已得到材料开发人员的认可，但在聚氨酯组合料中直接添加碳纤维作为填料制备聚氨酯硬质泡沫，可能降低泡沫导热系数及提高泡沫强度，但这种物理添加碳纤维的方法在实际使用时存在着各种问题，一方面碳纤维粒径大，在液体中会不断聚集并沉淀，影响组合料相容性及现场使用稳定性；其次，碳纤维粒径大，造成聚氨酯硬质泡沫泡孔粗，导热系数高；最后，使用碳纤维后，在聚醚多元醇与异氰酸酯反应过程中碳纤维不断析出，造成成型后的泡沫表面缺陷多，会影响冰箱箱体美观及性能。

因此，有必要研发一种既能够改善聚氨酯硬质泡沫性能，又能够使组合料长时间稳定的乳化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够改善聚氨酯硬质泡沫性能，并且能够使组合料长时间稳定的乳化剂。

本发明的另一目的在于提供该乳化剂的制备方法。

本发明的又一目的在于提供该乳化剂的用途。

为达到上述发明目，本发明采用的技术方案如下：

一种纳米碳纤维(CNFs)聚醚多元醇乳化剂，该乳化剂在聚醚多元醇分子链段中通过化学反应嵌入了CNFs，所述乳化剂的结构通式如下：

其中，m₁-m₈分别独立地为不小于0的整数，优选分别独立地为0-3的整数但不同时为0；R为CH₃。

本发明中，所述乳化剂的羟值为20-100mgKOH/g，优选为40-70mgKOH/g，乳化剂粉末粒径为2-18nm。