[发明专利]聚氨酯组合物、组合聚醚、聚氨酯硬泡及其制备方法

说明书

本发明提出了一种聚氨酯组合物，其包括组合聚醚、物理发泡剂和异氰酸酯，该组合聚醚包括多元醇组分，以多元醇组分的质量为基准，该多元醇组分中含有≥15wt％的以蔗糖为起始剂的聚醚多元醇；所述物理发泡剂中含有丁烷，且丁烷在物理发泡剂中的摩尔百分比＞5％；丁烷在≤23℃和绝对压力≥2.0bar的条件下与组合聚醚或异氰酸酯预混。本申请还提出了用于上述聚氨酯组合物的组合聚醚，以及一种聚氨酯硬泡和该聚氨酯硬泡的制备方法。本申请能够提高聚氨酯发泡原液绕过障碍物的能力，实现在最小注料量的前提下对复杂空腔结构的最佳填充效果；并兼顾脱模性、导热性、密度分布均匀性和尺寸稳定性等泡沫性能。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及烷烃共发泡体系的聚氨酯组合物、组合聚醚、聚氨酯硬泡及其制备方法。

背景技术

随着家电能效标准的逐步提高和冰箱市场产品结构的快速升级，超节能冰箱、高端大容量冰箱、超薄冰箱等的需求量明显增加。为了使冰箱的容积率提高、能耗降低，通常采用真空绝热板(Vacuum Insulation Panel,简称VIP板)加聚氨酯泡沫的复合方式来填充冰箱壳体，即将VIP板贴合至冰箱壳体的内部，然后通过聚氨酯发泡将壳体空腔充满。这种冰箱壳体的空腔结构更为复杂，流道更窄(有的部位仅为10mm)，而聚氨酯发泡原液需要从灌注点流经空腔中的各流道，经过很长的距离达到冰箱的远端，因此，往往需要聚氨酯发泡原液具有优异的流动性。

通常，可采用低官能度的聚醚多元醇来提高聚氨酯发泡原液的流动性，但这会带来脱模性差、导热系数高、尺寸稳定性差等缺陷。另外，聚氨酯发泡原液在流动的过程中不仅要克服摩擦阻力，还需要克服流经管线、模块、通道时由于变径、变向等产生的局部阻力，特别是对于空腔结构较为复杂的冰箱壳体尤是如此。因此，如何提高聚氨酯发泡原液绕过障碍物的能力，并兼顾脱模性、导热性和尺寸稳定性等泡沫性能仍为本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的问题在于：(1)提高聚氨酯发泡原液绕过障碍物的能力，实现在最小注料量的前提下对复杂空腔结构的最佳填充效果；(2)兼顾脱模性、导热性、密度分布均匀性和尺寸稳定性等泡沫性能。为了达到上述目的，本发明首先提出了一种用于烷烃共发泡体系的聚氨酯组合物，其包括组合聚醚、物理发泡剂和异氰酸酯，该组合聚醚包括多元醇组分，以多元醇组分的质量为基准，该多元醇组分中含有≥15wt％的以蔗糖为起始剂的聚醚多元醇；所述物理发泡剂中含有丁烷，且丁烷在物理发泡剂中的摩尔百分比＞5％；丁烷在≤23℃和绝对压力≥2.0bar的条件下与组合聚醚或异氰酸酯预混。优选组合聚醚、物理发泡剂与异氰酸酯的质量比为100:(14～25):(115～160)。其中的丁烷为正丁烷和/或异丁烷。

本发明中所述的以蔗糖为起始剂的聚醚多元醇，即以蔗糖作为唯一起始剂或者以蔗糖作为混合起始剂之一与环氧化合物经开环聚合制得的聚合物多元醇，简称为蔗糖聚醚多元醇。其中，环氧化合物优选为氧化丙烯与氧化丁烯的混合物或单独使用氧化丙烯。蔗糖聚醚多元醇的羟值优选为310～470mgKOH/g。当采用混合起始剂时，蔗糖在混合起始剂中的质量占比≥50％，以兼顾泡沫性能。混合起始剂中的其他组分可选自二甘醇、丙二醇、乙二醇、山梨醇、甘露醇、甘油、甲苯二胺、苯二胺等。

经大量研究发现，蔗糖聚醚多元醇和丁烷是否共同使用及共同使用时的预混方法会影响聚氨酯发泡原液的能量变化，进而影响局部阻力的克服效果。采用质量占比≥15％的蔗糖聚醚多元醇和摩尔百分比＞5％的丁烷相配合，并将丁烷在低温(≤23℃)和加压(≥2.0bar)的条件下与原料预混，可以在较小注料量的情况下提升聚氨酯发泡原液克服局部阻力的能力，从而促进聚氨酯发泡原液绕过障碍物，实现对复杂空腔的优异填充效果。若丁烷的摩尔百分比≤5％，则注料量较大，泡沫性能差。若不对丁烷进行低温和加压条件下的预混，则丁烷逸出速度快，填充效果差。若蔗糖聚醚多元醇的质量占比＜15％，则填充效果不好，且脱模性和尺寸稳定性变差，在不使用蔗糖聚醚多元醇时脱模性劣化严重，甚至出现泡沫开裂。