[发明专利]一种聚氨酯泡沫材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种聚氨酯泡沫材料及其制备方法和应用。所述方法包括如下步骤：(1)用甲苯将多元醇配制成多元醇溶液，然后将多元醇溶液与颗粒材料水溶液混合均匀，得到乳液；(2)向所述乳液中加入异氰酸酯和催化剂并搅拌均匀，得到混合体系；(3)将所述混合体系进行发泡，制得聚氨酯泡沫材料。本发明克服了现有聚氨酯发泡工艺中需使用表面活性剂(泡沫稳定剂)作为乳化物料、稳定泡沫和调节泡孔尺寸的不足和高溶液黏度所造成的物料搅拌分散困难的问题；本发明提供的是一种无需表面活性剂、低溶液黏度、安全高效的聚氨酯泡沫材料的制备方法，本发明制备的聚氨酯泡沫性能优异，泡沫孔径小，适用范围广。

技术领域

本发明属于聚氨酯泡沫材料技术领域，尤其涉及一种聚氨酯泡沫材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚氨酯泡沫是以多元醇和多异氰酸酯为主要原料，在表面活性剂、发泡剂、催化剂等多种助剂的作用下经聚合发泡而成。聚氨酯泡沫工业生产中最常用的多元醇有聚酯多元醇、聚醚多元醇、植物油多元醇及聚合物多元醇等，常用的多异氰酸酯有甲苯二异氰酸酯(TDI)、多亚甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)以及液化MDI(L-MDI)等。由于聚氨酯泡沫优异的保温、隔热、防震、隔音等性能，在建筑、交通运输、日用品等领域具有广泛的应用。

传统聚氨酯发泡工艺仍存在不少问题。首先，为了使物料分散均匀，稳定泡沫，得到泡沫孔径较小且均一的泡孔，通常在聚氨酯发泡过程中需加入表面活性剂以降低混合物料的界面张力。由于泡沫孔径大小及均匀性是决定聚氨酯泡沫保温、隔热、防震、隔音等性能的关键因素，这使得为了得到更小孔径的泡沫，就需要加入大量的表面活性剂。然而，大量表面活性剂在降低界面张力的同时，也降低了界面张力梯度，从而导致泡孔的合并甚至塌陷，这又会导致很难得到泡沫孔径很小的聚氨酯泡沫材料；现有技术制备的聚氨酯泡沫材料的泡沫孔径通常在100微米以上。其次，传统聚氨酯发泡过程中体系黏度较高，给物料分散带来了困难，也提高了发泡过程中的能耗。此外，传统纯水发泡体系中，异氰酸酯与水反应放出大量的热，热量易集中，易导致烧芯，这不仅降低泡沫质量，还会带来火灾隐患。

因此，开发无表面活性剂、低黏度、安全高效的新型发泡工艺成为近年来聚氨酯泡沫工业进一步发展的挑战。

发明内容

为了解决现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种聚氨酯泡沫材料及其制备方法和应用。本发明克服了现有聚氨酯发泡工艺中需使用表面活性剂(泡沫稳定剂)作为乳化物料、稳定泡沫和调节泡孔尺寸的不足和高溶液黏度所造成的物料搅拌分散困难的问题；本发明提供的是一种无需表面活性剂、低溶液黏度、安全高效的聚氨酯泡沫材料的制备方法，本发明制备的聚氨酯泡沫性能优异，泡沫孔径小，适用范围广。

本发明在第一方面提供了一种聚氨酯泡沫材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)用甲苯将多元醇配制成多元醇溶液，然后将多元醇溶液与颗粒材料水溶液混合均匀，得到乳液；

(2)向所述乳液中加入异氰酸酯和催化剂并搅拌均匀，得到混合体系；

(3)将所述混合体系进行发泡，制得聚氨酯泡沫材料。

优选地，所述多元醇溶液的浓度为5～40mg/mL，优选为5～20mg/L，更优选为10～20mg/mL；所述颗粒材料水溶液的浓度为0.1～10mg/mL，优选为0.1～2mg/mL，更优选为1～2mg/mL；和/或所述多元醇溶液与颗粒材料水溶液的用量的体积比为(1.5～4.5)：1，优选为(1.5～2.5)：1，更优选为2:1。

优选地，在步骤(1)中，混合均匀的方式为：将多元醇溶液与颗粒材料水溶液在转速为50～600r/min的条件下搅拌2～10min。

优选地，制备所述聚氨酯泡沫材料的各原料以体积份数计为：多元醇溶液80～120份、颗粒材料水溶液25～60份、异氰酸酯3.5～7份和催化剂0.8～1.5份。