[发明专利]一种碳酸钙包裹的聚乙烯亚胺的二氧化碳加合物发泡剂

说明书

本发明公开了一种碳酸钙包裹的聚乙烯亚胺和/或接枝改性聚乙烯亚胺的二氧化碳加合物发泡剂，其特征在于，所述碳酸钙粒径为50nm～10μm，且含有5％～50％质量含量的聚乙烯亚胺或接枝改性聚乙烯亚胺的二氧化碳加合物；所述聚乙烯亚胺的分子量不小于200；所述接枝改性聚乙烯亚胺含有不少于50％质量含量的聚乙烯亚胺链段。该发泡剂在聚氨酯发泡过程中起到发泡剂的作用；碳酸钙颗粒能够防止聚乙烯亚胺的胺基参与聚氨酯的反应；接枝改性的PEI的接枝侧链有助于稳定碳酸钙颗粒，使其均匀分散在聚氨酯原料中，有助于发挥碳酸钙颗粒的增强作用。

技术领域

本发明涉及碳酸钙包裹的聚乙烯亚胺的二氧化碳加合物发泡剂及其应用，属于发泡剂技术领域，尤其涉及一种纳米级的碳酸钙包裹的聚乙烯亚胺的二氧化碳加合物发泡剂的制备及其应用。

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(HFO)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。

为了应对现有发泡剂存在的环境问题，先前的技术已开发出了如CN 103965470 A和CN 107880306A所描述的疏水改性的聚乙烯亚胺的二氧化碳加合物发泡剂。该发泡剂为白色粉末状颗粒，颗粒内部为二氧化碳加合物，外部为疏水链，可以分散到聚醚多元醇中。在形成泡沫的过程中，该发泡剂吸收聚氨酯的反应热，然后放出CO₂参与聚氨酯发泡。这类发泡剂在50～150℃区间释放CO₂。不足之处在于其为固态，常温下不溶于聚醚多元醇。当组合聚醚中含有阻燃剂等小分子(起稀释作用)时，通过疏水改性可以达到比较好的分散效果。但当组合聚醚不含阻燃剂时，该类发泡剂的分散则相当困难。

碳酸钙被广泛用于密封胶、橡胶、塑料等用途，特别是微细的纳米碳酸钙，出于在这些用途中提高物性的目的，已被用作无机粉体填料。在发泡材料中碳酸钙常作为成核剂使用，以提高泡沫材料的力学强度。从增强聚合物的观点考虑，理论上使碳酸钙的粒径变得越小，越能够提高增强效果。然而，实际上，碳酸钙的粒径变小时，由于颗粒彼此凝集成为凝集体，在聚合物中分散变得困难。因此可知，使粒径变得过小时，无法获得高的增强效果。

发明内容