[發明專利]可釋放二氧化碳的疏水改性聚乙烯亞胺發泡劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410182221.5
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103965470A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 謝興益;顧永江;鄭琳飛;龍遠鑄
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08G73/04
• 分類號: C08G73/04;C08J9/08
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 唐麗蓉

技術領域

本發明屬于發泡劑及其制備和應用技術領域，具體涉及一種可釋放二氧化碳的疏水改性聚乙烯亞胺發泡劑及其制備方法以及該發泡劑在制備聚氨酯泡沫材料方面的應用。

背景技術

聚氨酯泡沫是一種重要的合成材料，不僅具有多孔性、相對密度小、比強度高等特點，且產量大、應用廣泛。聚氨酯泡沫占世界塑料使用量的5％，發達國家建筑保溫材料50％都使用了聚氨酯泡沫材料(楊春柏.聚氨酯,2009；(3):68-71)。我國2007年聚氨酯產量為300萬噸，其中聚氨酯泡沫就占70％以上，并廣泛用于沙發、床墊、冰箱保溫、汽車座墊、管道保溫和建筑保溫等領域。

聚氨酯泡沫的生產需要大量的發泡劑，從1937年Bayer研究聚氨酯以來，聚氨酯泡沫的發泡劑已經經歷了三代。第一代發泡劑為低沸點氟氯烴(CFC)類化合物，然而CFC分子會嚴重破壞臭氧層，威脅人類和地球其他生物的生存，使得“蒙特利爾議定書”對CFC等高臭氧消耗潛值(Ozone Depletion Potential,ODP)的物質使用加以了限制。第二代發泡劑為氫氯氟烴(HCFC)化合物。該類化合物的ODP值雖大大降低，但仍有很高的溫室氣體效應，即地球變暖潛值(Global Warming Potential,GWP)較大。第三代發泡劑為氫氟碳(HFC)化合物，雖然該化合物不含氯，其ODP值為零，但是其GWP值仍較大，如常用的HFC-245fa發泡劑(化學結構為CF₃CH₂CHF₂)的GWP值為二氧化碳的820倍(朱呂明,劉益軍等編.聚氨酯泡沫塑料(第三版).北京:化學工業出版社,2004)。因此第三代發泡劑的使用將受“京都議定書”的限制，其遭淘汰也是遲早的事。

為了克服上述發泡劑存在的缺點，目前已研究公開了一些氣候友好型的發泡技術，主要有三種。一種是全水發泡技術(Wada H,Fukuda H.Journal of Cellular Plastics2009；45(4):293-302.)，即利用水和異氰酸酯反應生成的二氧化碳作為發泡劑。雖然該技術可以避免產生溫室氣體效應，但由于水和異氰酸酯反應時會放出大量的熱，使得在制備厚度較大的制品時容易造成制品中心溫度過高，甚至引起自燃。另外，這種方法產生的二氧化碳有限，對于生產低密度泡沫還必須外加戊烷發泡劑才能滿足制備要求，而添加的發泡劑仍會產生一定的溫室效應。因此，全水發泡技術不僅只適用于薄型硬泡制品，且還不能完全避免產生溫室氣體效應。第二種是液體二氧化碳作為發泡劑(Melle A,Desnier MC.Cellular Polymers1999；18(4): 271-283.)。這種技術方案不僅需要低溫和高壓使二氧化碳保持液態，還需要高壓氮氣作為泡沫成核劑，因而設備復雜，難以推廣。第三種是采用戊烷作為發泡劑(Bazzo W,Cappella A,Talbot S.Journal of Cellular Plastics1996；32(1):46.)。但一方面因烷烴存在易燃易爆的問題，需嚴格控制環境中戊烷的濃度，另一方面戊烷的GWP值為7，是CO₂的七倍，仍有一定的溫室效應。現在氣候變暖已成為全球關注的焦點，CO₂和其他溫室氣體的排放量已受到嚴格控制。因此戊烷作為發泡劑也必將受到越來越嚴的限制。

二氧化碳(CO₂)是大氣中存在的氣體，如果能夠利用其來作為聚氨酯泡沫的發泡劑，不僅不會消耗臭氧，不會燃燒，且也不會產生額外的溫室效應，無疑是一件具有很好的社會效益和經濟效益的大好事情。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，首先提供一種可釋放二氧化碳的疏水改性聚乙烯亞胺發泡劑的制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種由上述方法制備的可釋放二氧化碳的疏水改性聚乙烯亞胺發泡劑。

本發明的再一目的在于提供一種可釋放二氧化碳的疏水改性聚乙烯亞胺發泡劑在制備聚氨酯泡沫材料方面的應用。

為了實現本發明的目的，本發明人致力于找到一種材料，該材料能夠在較低溫度吸收CO₂氣體，同時又能在生產聚氨酯泡沫過程中釋放CO₂氣體，以作為發泡劑參與聚氨酯泡沫材料的形成，尤其是能夠克服現有發泡劑消耗臭氧和/或產生嚴重溫室效應的缺點。