[發明專利]一種具備良好成核性能的聚氨酯泡沫穩定劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201110317034.X
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102504263A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 羅振揚;孫宇
• 申請（專利權）人: 南京美思德新材料有限公司
• 主分類號: C08G77/388
• 分類號: C08G77/388;C08J9/00;C08L75/04
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 郭百濤

技術領域

本發明涉及一種聚氨酯泡沫穩定劑及其制備方法，更具體地說涉及一種具備良好成核性能的聚氨酯泡沫穩定劑及其制備方法，該穩定劑可用于硬質聚氨酯泡沫發泡工藝。

背景技術

聚氨酯泡沫塑料是一種重要的合成材料，具有多孔性、相對密度小、比強度高等特點，根據所用原料的不同和配方的變化可制成普通軟泡、高回彈泡沫及硬泡等。聚氨酯泡沫塑料是由多種原料(如異氰酸酯，多元醇，水或發泡劑)在極短時間內(一般不超過1分鐘)進行化學反應的，并由液體變成膠體再變成高聚物，其間經歷著發泡、凝膠等復雜過程。因此，必須依靠泡沫穩定劑起調節作用，才能使發泡均勻、泡沫穩定，制得泡孔均勻的泡沫體。它所起的作用主要有：①成核和乳化配方中的各個組分。泡沫配方中的各個組分的相溶性較差，需要較強乳化能力的表面活性劑使其混合均勻，從而使發泡反應和交聯反應順利進行。②穩定泡沫。由于加入穩定劑，使物料的表面張力降低，攪拌時容易使混入的空氣形成氣泡核，這些氣泡核起到類似“晶核”的作用，反應時產生的CO₂進入即生成氣泡，并使泡孔不斷成長，均勻分布而不致使泡沫小孔與大孔合并而使泡沫沸騰、塌孔。在整個反應過程中氣泡的數目不再增多，且由于泡沫穩定劑的存在，使氣泡大小一致。③使泡沫開孔和“沖孔”。軟泡中的氣泡必須是開孔型才能使制品柔軟富于彈性。由于泡沫穩定劑的作用，當體系處于低粘度階段時，泡孔壁穩定，而當氣泡生長到適合于開孔的厚度時，則會破裂即“開孔”，當泡沫升到最高高度時，則有“沖孔”或“放氣”現象。

有機硅泡沫穩定劑作為一種表面活性劑，可以顯著降低發泡體系的表面張力，已被廣泛使用。在泡沫形成過程中，外界攪拌對體系做功W_外，體系能量隨之增加，在泡沫產生前后能量差為ΔE，那么W_外＝ΔE＝rA表面張力r越低，則施加同樣的功所產生的氣泡面積A就越大，說明產生的氣泡就越多，則單位體積的泡孔數量就越大，泡沫孔徑就越小，泡沫就越細密。并且表面張力更低可以使泡沫更加穩定，起到更好的穩泡效果。氣泡交界處的Plateau邊界和Laplace公式為ΔP＝2r/R，如圖1所示泡沫內外壓力差，A點為凹液面，ΔP小于零；B處近乎平面，ΔP為零，液體會從B流向A，從而導致泡沫破裂，當表面張力越小，壓力差也越小，泡沫就越穩定。

因此應用具有獨特性能的有機硅表面活性劑開發出用于聚氨酯泡沫材料的穩定劑由于其效果顯著，帶來了聚氨酯泡沫材料成型工藝的革新，使聚氨酯工業得到了飛躍性的發展。近年來，各類聚醚改性聚硅氧烷以其優異的穩泡性能獲得進一步發展，逐步取代了傳統的聚氨酯泡沫穩定劑。聚醚改性聚硅氧烷中的硅氧烷主鏈作為疏水基，賦予產品優良的耐穩定、抗老化、電絕緣、柔軟等性能，而親水性的聚醚鏈段又使產品具有很好的表面活性。通過改變引入聚醚的種類、數量及位置，可以有效地調節親水親油性，從而獲得穩泡、消泡、潤滑、乳化等不同性能。如專利號為US5844010的美國專利公開了一種有機硅嵌段共聚物作為穩定劑的高分子化合物；專利號為US5985948美國專利則公開了一種用于高回彈泡沫的有機硅聚醚共聚物泡沫穩定劑；專利號為ZL200710025597.5中國專利則公開了一種用于環戊烷發泡體系的低密度低導熱系數聚氨酯泡沫穩定劑的制備方法?，F有技術一般都是用烯丙基聚醚接枝到含氫硅油上，做成聚醚型有機硅表面活性劑，其泡沫穩定性能還有待進一步提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具備良好成核性能的聚氨酯泡沫穩定劑，它能顯著降低發泡體系表面張力。

同時本發明還提供了該聚氨酯泡沫穩定劑的制備方法。

本發明的技術方案如下：

本發明的有機硅泡沫穩定劑，其具有以下結構：

其中：a的值為1～10，b的值為5～85，c的值為1～4，x的值為8～70，y的值為0～30，且a+b+c為7～99，x+y為8～100；R₁為碳原子數為1～4的烷烴、芳香基團、酰氧基或氫原子；R₂則具備結構。

本發明的聚氨酯泡沫穩定劑的制備方法，包括以下步驟：

A)以烯丙醇為起始劑，在反應器中加入環氧乙烷和環氧丙烷，在堿性催化劑存在下、壓力控制在≤0.4MPa，于100～130℃條件下反應4～6小時，得到端烯丙基聚醚，其中環氧乙烷和環氧丙烷用量之和與起始劑烯丙醇用量的摩爾比為10～50∶1；