[發明專利]一種增韌型全水發泡噴涂聚氨酯組合物及制備方法和用途

有效

• 申請號: 202011226319.8
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112521578B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 陳丁丁;張文生;高博;龐德政
• 申請（專利權）人: 萬華化學集團股份有限公司
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/32;C08K5/103;C08L75/08;C09D175/08;B29C44/12;C08G101/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種增韌型全水發泡噴涂聚氨酯組合物及制備方法和用途，其包括按質量比1：1.2～1.8混合的組分A和組分B，組分A包括組合聚醚多元醇、聚酯多元醇、自催化型交聯劑、水溶性增韌劑、泡沫穩定劑、水、胺類催化劑；組分B為多苯基甲烷多異氰酸酯。本發明中的全水體系聚氨酯組合物，與管道噴涂纏繞工藝匹配性高，具有多元醇組份黏度較低、初強度時間較短、泡沫強度高、韌性好、與基材間粘接性好，同時具有優異的環保性能和成本優勢，特別適用于噴涂行業發泡劑替代需求。

技術領域

本發明屬于聚氨酯硬泡技術領域，涉及一種增韌型全水發泡噴涂聚氨酯組合物及制備方法和用途。

背景技術

噴涂成型作為硬質聚氨酯泡沫的主要成型工藝之一，因其將形成聚氨酯泡沫的原料直接噴射至物體表面，并在此表面上發泡，具有無需模具、發泡成型條件要求較低、生產效率高及一體化成型等優點，在保溫、防水等聚氨酯泡沫應用領域有著極大的市場占有率。同時，受限于更加環保的HFC、HFO類發泡劑的高昂成本及戊烷類發泡劑的安全性，全水體系目前為最優方案。

但目前全水發泡體系與傳統HCFC-141b體系相比仍面臨諸多問題，主要有：(1)多元醇組份黏度較高，與異氰酸酯組份黏度差增高從而導致難以在短時間內混合均勻，對制品的密度、強度、閉孔率等性能造成不利影響；(2)水發泡體系因無HCFC-141b汽化吸熱過程，反應熱量較大、泡沫內部熱量積聚較為嚴重，在泡沫密度較高時極易造成燒芯和開裂，進一步造成泡沫力學性能下降；(3)泡沫表皮較薄，泡沫初期強度(即達到最終強度90％時的強度)的時間較慢，不適用于某些對初強度時間要求較高的應用場景；(4)水與異氰酸酯反應而得到的脲鍵含量高且易因水分散不均而發生集聚，脲鍵使得泡沫剛性增強、韌性下降，表現為在受外力拉伸斷裂時斷裂伸長率降低，此外過高的剛性也降低了泡沫表面與基材粘接強度。

噴涂纏繞法生產工藝作為新型保溫管道生產工藝，由于其采用在先內管(鋼管)表面直接噴涂發泡作為芯層，再用聚乙烯塑料纏繞包裹作為外層保護層的生產模式，具有泡沫密度分布均勻、保溫層直徑和厚度可調、機械化程度高、綜合成本低等優勢，逐漸成為管道企業的主要生產工藝選擇。當全水發泡聚氨酯應用于該工藝時，由于其存在的放熱嚴重、初強度時間長、與基材粘接性差及韌性較差等問題，嚴重影響了產品質量及生產效率，且隨著管徑的增加即內管質量增大及纏繞基材面積增大，這種不足愈加明顯。

為改善管道噴涂纏繞工藝的應用效果，現有技術從聚氨酯原料、發泡條件及設備等方面做了一定的研究，得到了相應的解決手段：如CN111070744A中提供了一種外加改性高分子粉末以提高聚氨酯與聚乙烯間粘接性的解決方案，CN109386692A中提供了一種聚氨酯模具發泡與聚乙烯纏繞結合的制造工藝以改善傳統灌注工藝的穩定性差及噴涂纏繞法的制造周期長的解決方案，CN103159908B中提供了一種含高比例物理發泡劑發泡的聚氨酯原料以填補國內噴涂纏繞工藝生產預制直埋保溫管的空白，CN109306054A中提供了一種將阻燃元素、催化劑引入全水聚醚分子中以得到低粘度、親水性強、互溶性好、反應性可調及泡沫尺寸穩定性好的全水噴涂發泡用阻燃聚醚多元醇的解決方案，《噴涂纏繞保溫管用全水發泡聚氨酯組合聚醚的研制》中提供了一種通過篩選聚醚多元醇、復配催化劑及特定厚度工藝以滿足性能要求的解決方案，上述這些方法從一定程度上解決了現有發泡聚氨酯在管道噴涂纏繞工藝應用中存在的粘接性差穩定性差等問題，但都沒有就全水發泡聚氨酯管道噴涂纏繞工藝進行特別研究，均未能全面解決全水體系于管道噴涂纏繞工藝中應用的諸多問題。

綜合上述因素，全水發泡噴涂聚氨酯組合物在噴涂成型的替代研究陷入一定瓶頸，需要開發新的配方來滿足管道噴涂纏繞工藝。

發明內容