[00335428]环戊烷型阻燃聚氨酯泡沫

聚氨酯泡沫是一种新型的高分子合成材料。在半个多世纪的发展过程中,由于性能独特、应用面广泛,已经显示出强大的生命力。聚氨酯泡沫是泡沫塑料中非常重要的一个种类,这不仅是因为聚氨酯具有非常好的机械性能、耐化学溶剂性能、极低的热导率,更重要的是聚氨酯材料的结构可以根据配方而在很大范围内改变,从而达到各种所需要的性能。例如,增加聚氨酯配方中硬段的含量,可以提高聚氨酯泡沫的硬度,适合在一些需要承受较大力的场合;而增加聚氨酯材料中软段的含量,则可以使得聚氨酯泡沫的韧性较强;不同密度的聚氨酯泡沫的机械性能往往相差很大。正是由于聚氨酯能够在很大范围内调整其性能,使得聚氨酯泡沫的应用范围也非常广泛。 目前,作为节能佳品的聚氨酯泡沫,以其绝热保温、保冷等优点和简单的施工工艺,广泛地应用于石油化工、交通运输、冷藏、建筑等领域。 传统的聚氨酯泡沫采用HCFC-141b作为发泡剂,但是HCFC-141b的ODP（臭氧消耗潜值）=0.11,能够消耗臭氧层物质,并且它本身也具有较高的全球变暖潜能值（GWP）,是一种强效的温室气体。2007年9月,《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》第19次缔约方大会通过了关于淘汰氢氯氟烃（HCFC）的决定。根据《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》的要求,以2009~2010年的HCFC平均生产量和消费量作为基线水平,2015年削减基线水平的10%,2020年削减基线水平的35%,到2025年削减基线水平的67.5%,到2030年除保留少数维修用途外将实现全面淘汰。本项目采用环戊烷替代HCFC-141b作为发泡剂,环戊烷的优点是ODP（消耗臭氧潜能）值为零,GWP（全球变暖潜能）值小于10,且其泡沫制品性能与HCFC-141b接近,它是一种新型环保型发泡剂。 环戊烷作硬质聚氨酯泡沫新型发泡剂用于替代臭氧层破坏作用氯氟烃（CFCS）现已广泛应用于产氟冰箱、冰柜行业及冷库等领域,但是在化工管道的保温应用上还是空白,本项目开发的环戊烷型聚氨酯泡沫将广泛应用于化工管道的保冷及LNG储罐保冷,填补行业的空白。 同时,在节能环保的大主题下,研究和应用高效环保的保温材料越来越受到重视。在这样的市场、技术背景下,本公司开展了对环戊烷型聚氨酯泡沫制品的研发,该项目的研究和应用将为聚氨酯泡沫的发展提供新的思路,以提高公司的创新能力,提高公司综合竞争力。 本项目研发的环戊烷型阻燃聚氨酯泡沫要求是高效环保的保温材料,符合大时代节能环保的主题。针对上述要求,项目研发人员主要通过用新原料替换HCFC-141b作为发泡剂,改变聚醚多元醇材料,以求得到一款满足消费者需求的产品。 技术关键 ①本项目采用环戊烷替代HCFC-141b作为发泡剂,环戊烷的优点是ODP（消耗臭氧潜能）值为零,GWP（全球变暖潜能）值小于10,且其泡沫制品性能与HCFC-141b接近,它是一种新型环保型发泡剂。 ②本项目聚氨酯泡沫塑料的化学反应方程式如下： ● R-N=C=O+R′-OH→RNHCOOR′ ● 三聚反应 环戊烷作为发泡剂,异氰酸酯和组合聚醚多元醇按1.3~1.5:1投料,异氰酸酯与组合聚醚多元醇1:1进行反应,剩余的异氰酸酯在催化剂的作用下发生自聚,生成环状结构化合物异氰脲酸酯环。由于在易燃的氨基甲酸酯键（RNHCOOR′）中,通过三聚反应引入了难燃、耐温、低发烟、低毒性的环状结构化合物异氰脲酸酯环,氧指数能提高1%左右。另一方面,增加投料比例,相同密度的样块,压缩强度能提高0.02MPa。 ③在聚醚多元醇的选用上,采用与环戊烷相容性好的植物油多元醇8238,此款聚醚多元醇官能度高,强度好,替代传统蔗糖聚醚后,压缩强度可提高10%,在配方体系中引入以乙二醇起始的胺醚403,植物油多元醇与以乙二醇起始的胺醚403搭配使用,一般的戊烷体系的聚氨酯的导热系数在0.028W/m.K左右,添加15%的聚醚403后,产品的导热系数能降低0.003W/m.K。而且聚醚403具有一定催化效果,它的加入能够减少整体配方中胺类催化剂的用量,使得产品在生产过程中与定形后具有较低的气味。 创新点 ①环戊烷作为发泡剂替代了HCFC-141b,并且提高异氰酸酯的用量,以增加产品的阻燃性能,弥补环戊烷体系阻燃性能低的缺陷,提高了氧指数和压缩强度,并且达到了环保节能的要求。 ②植物油多元醇替代传统蔗糖聚醚与以乙二醇起始的胺醚403搭配使用,官能度高,强度好,在提高交联度的同时降低产品的导热系数,后期流动性能优异,能改善产品的各方面物理性能。 该项新产品经研发团队反复的试验,改进研发成功,经过一段时间的开发和试样,该技术生产的产品达到了预期的效果。根据试验结果,我们经过投产生产验证,所生产的产品达到了技术要求,产品的检测和应用效果试验也令人满意,得到了用户的认可,使用效果良好,达到了预期的目。