一種適用于低溫環(huán)境的聚氨酯硬泡雙組份原料及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種化學領域化合物中的聚氨酯硬泡雙組份原料及其施工方法，特別適用于水利混凝土大壩保溫工程的秋冬季施工以及低溫冷庫的裂縫修補的聚氨酯硬泡雙組份原料。包括異氰酸酯組分、多元醇組分，其中多元醇組分中含有具有低溫高活性的聚醚多元醇，該聚醚多元醇占多元醇組分總重量的15-45%，多元醇組分中含有沸點不高于施工溫度20℃的物理發(fā)泡劑，該物理發(fā)泡劑占多元醇組分總重量的5-25%，異氰酸酯組分為多亞甲基多苯基異氰酸酯，該多亞甲基多苯基異氰酸酯中添加有占其重量5-25%的降粘劑，加入降粘劑后能使多亞甲基多苯基異氰酸酯降低粘度到100cps以下。本發(fā)明可在-30℃及以上的環(huán)境溫度下正常施工。
【專利說明】一種適用于低溫環(huán)境的聚氨酯硬泡雙組份原料及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化學領域化合物中的聚氨酯硬泡雙組份原料及其施工方法，特別是涉及一種適用于大壩等建筑保溫的聚氨酯硬泡雙組份原料及其施工方法。特別適用于水利混凝土大壩保溫工程的秋冬季施工以及低溫冷庫的裂縫修補的聚氨酯硬泡雙組份原料、施工方法及其應用。
【背景技術】
[0002]大壩等大體積混凝土所產(chǎn)生的裂縫，絕大多數(shù)都是表面裂縫，引起表面裂縫的原因主要是干縮和溫度應力。溫度應力主要是由于寒潮和寒冷地區(qū)的氣溫年變化等外界氣溫變化導致大體積 混凝土內(nèi)外溫度差的加大，從而引起的表面拉應力。所以如果采用合適和有效的保溫保濕措施，會在很大程度上減少混凝土裂縫的發(fā)生，從而提高大壩的質量，為水庫安全運行打下一個良好的基礎。
[0003]國內(nèi)在上個世紀60年代開始對如何防止氣溫驟降引起的表面裂縫引起重視。當時主要采用草袋和草簾、木絲板，水泥一膨脹珍珠巖等材料，這些材料雖有一定保溫作用，但受潮后保溫作用銳減，還有木絲板掩蓋混凝土表面的缺陷和不易拆除等問題。80年代后，泡沫塑料成為主要的保溫材料。主要有聚苯乙烯泡沫塑料板、保溫被、聚乙烯氣墊薄膜、聚乙烯泡沫塑料板等。但仍舊存在施工工藝復雜、保溫效果不穩(wěn)定等問題。
[0004]分子結構中含有多個“氨基甲酸酯基團”的聚合物，稱為聚氨酯，被世界工業(yè)界稱為第五大塑料，年總產(chǎn)量已經(jīng)超過了 1000萬噸。聚氨酯材料在我們的日常生活已經(jīng)隨處可見，比如PU人造革、床墊沙發(fā)用的海綿、絕大部分的冰箱冰柜的保溫層等等。其中硬質聚氨酯泡沫塑料(簡稱聚氨酯硬泡)具有優(yōu)良的保溫性能、力學性能、電學性能、聲學性能和耐化學品性能，特別是具有優(yōu)異的絕熱性能，而且其密度、強度、硬度等均可以隨著原料配方的不同而改變，再加上其成型施工十分方便，因此在冰箱冰柜、冷藏運輸、建筑絕熱、工業(yè)儲罐及管道絕熱、家具制造等領域獲得了越來越廣泛的應用。
[0005]硬泡聚氨酯噴涂在大型水利工程中的應用剛剛開始，雙組份液體原料直接噴涂在大壩混凝土基面上并能夠部分滲入，反應發(fā)泡后能夠屏蔽混凝土表面的毛細孔和微裂隙；聚氨酯硬泡在壩面形成一個整體，沒有接縫，在保溫效果和施工工藝上面都具有無可比擬的優(yōu)點。
[0006]目前，現(xiàn)有的聚氨酯泡沫施工環(huán)境溫度在15°C以下會對泡沫物理性能造成較大影響，低溫(5°C)以下幾乎沒有辦法施工，這是因為以下三個方面:
1、噴涂的施工工藝決定了在混合后、發(fā)泡前階段內(nèi)物料的溫度受到環(huán)境溫度的很大影響；聚氨酯硬泡原料雙組份分別為:異氰酸酯組分、多元醇組分，這兩種組分經(jīng)過噴涂機加熱混合后從噴槍噴出形成霧狀微粒，到達基材上開始反應發(fā)泡。噴槍距離基材距離一般為1-1.5m，如果施工環(huán)境及大壩表面的溫度太低，霧狀微粒經(jīng)過1-1.5m距離到達大壩的過程中，及到達大壩上后，溫度快速下降。[0007]2、如果在混合后、發(fā)泡前階段內(nèi)物料的溫度過低，導致反應體系熱量不足。一方面反應體系熱量不足使雙組份原料反應轉化率低，泡孔粗糙，泡沫酥脆；同時影響雙組份原料的快速聚合，使原料粘度無法快速增長從而包裹住快速膨脹的氣泡，就會出現(xiàn)物料沒有足夠的粘度附著在基材上，沿大壩立面或斜面向下流淌導致保溫施工失敗的現(xiàn)象。在氟利昂(F-11，沸點23°C)發(fā)泡劑已經(jīng)禁用的情況下，現(xiàn)在廣泛使用的發(fā)泡劑一氟二氯乙烷(HCFC-141b，沸點32°C )，不但需在原料反應體系溫度大于32°C時候才能起到發(fā)泡作用，而且其汽化是一個吸熱過程，更加導致聚氨酯保溫泡沫化學反應過程中熱量的嚴重散失。
[0008]3、環(huán)境溫度在0°C以下，特別是-10度以下，異氰酸酯組分容易出現(xiàn)粘度過大，長時間放置結晶沉淀的問題，導致噴涂機無法順利工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術存在的不足之處，提供一種可在-30°C及以上的環(huán)境溫度下正常施工的適用于低溫環(huán)境的聚氨酯硬泡雙組份原料。
[0010]一種適用于低溫環(huán)境的聚氨酯硬泡雙組份原料，包括異氰酸酯組分、多元醇組分，其特殊之處在于:
所述多元醇組分中含有具有低溫高活性的聚醚多元醇，該聚醚多元醇占多元醇組分總重量的15-45% ；
所述多元醇組分中含有沸點不高于施工溫度20°C的物理發(fā)泡劑，該物理發(fā)泡劑占多元醇組分總重量的5-25% ；
所述異氰酸酯組分為多亞甲基多苯基異氰酸酯，該多亞甲基多苯基異氰酸酯中添加有占異氰酸酯組分重量5-25%的降粘劑，加入降粘劑后能使多亞甲基多苯基異氰酸酯降低粘度到 lOOcps (25°C )以下；
所述異氰酸酯組分與多元醇組分二者的體積比為(150-100):100 ；
所述多元醇組分包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、物理發(fā)泡劑、泡沫表面活性劑、催化劑、阻燃劑、水(市政自來水即可)，上述七者的重量比為(15-45):(10-35):(7-25):(0.5-2):(6-12):(0-30):(0.5-2)；
所述多元醇組分中還可以添加占有多元醇組分0.1-2%重量份的色漿；
所述多亞甲基多苯基異氰酸酯優(yōu)選萬華化學集團股份有限公司生產(chǎn)的牌號為PM-200的多亞甲基多苯基異氰酸酯；降粘劑粘度小于100cps(25°C )且與異氰酸酯不反應，比如一氟二氯乙烷(HCFC-141b)、l，I, I, 3，3-五氟丙烷(HFC_245fa)、乙基磷酸二乙酯(DEEP)、三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)、碳酸丙烯酯(PC)中的至少一種；
所述聚醚多元醇為官能度不小于2、羥值150-700的低溫高活性聚醚多元醇，低溫高活性聚醚為芳胺型聚醚多元醇、端氨基聚醚多元醇或者曼尼希反應得到的聚醚多元醇中的至少一種，芳胺型聚醚多元醇可以采用萬華容威聚氨酯有限公司生產(chǎn)的牌號為R2438A的芳胺型聚醚多元醇、國都化工(昆山)有限公司生產(chǎn)的牌號為TD-405芳胺型聚醚多元醇，端氨基聚醚多元醇可以采用美國Huntsman公司生產(chǎn)的牌號為D-400的端氨基聚醚多元醇、曼尼希反應得到的聚醚多元醇可以采用萬華容威聚氨酯有限公司生產(chǎn)的牌號為R2470M的聚醚多元醇；
所述聚酯多元醇為苯酐、苯二甲酸中的至少一種和二甘醇、乙二醇、丁二醇中的至少一種縮聚得到的聚酯多元醇，例如江蘇富盛新材料有限公司生產(chǎn)的牌號為CF-6320的聚酯多元醇；
所述物理發(fā)泡劑，除沸點不高于施工溫度20°C的物理發(fā)泡劑外，還可以含有五氟丁烷(HFC-365mfc，沸點 40.2 °C )、一氟二氯乙烷(HCFC-14Ib，沸點 32.05 °C )、五氟丙烷(HFC-245fa，沸點15.3°C)中的至少一種；
所述沸點不高于施工溫度20°C的物理發(fā)泡劑(比如施工溫度為_30°C，其標準大氣壓下沸點不高于-10°C)，選用在標準大氣壓下沸點低于15°C的物理發(fā)泡劑，優(yōu)選低于0°C的物理發(fā)泡劑，比如正丁烷(沸點-0.5°C)、異丁烷(沸點-11.8°0、七氟丙烷(冊02276&，沸點-16.4°C)、I, 1-二氟乙烷(HFC-152a，沸點-24.7°C)、二甲醚(沸點-24.9°C)中的任意一種。
[0011]所述泡沫表面活性劑為硅油，硅油為聚二甲基硅氧烷，硅油可以采用邁圖高新材料集團生產(chǎn)的牌號為L6950的硅油或者江蘇美思德化學股份有限公司生產(chǎn)的牌號為AK8803的硅油；
所述催化劑為胺類催化劑，胺類催化劑可以采用二甲基環(huán)己胺、三乙烯二胺、五甲基二乙基三胺、季銨鹽、PT303 (美國空氣化工)、PT304 (美國空氣化工)、ΡΤ306 (美國空氣化工)中的至少一種；
所述阻燃劑可以采用三(2-氯丙基)磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯、乙基磷酸二乙酯中的至少一種；
所述色漿可以采用寶美施化工(上海)有限公司生產(chǎn)的牌號為126-3Μ1665、036-2Μ1941的色漿，或者采用廣州市墨克化工有限公司生產(chǎn)的牌號為Ρ89855、Ρ89750、Ρ89856色漿中的至少一種。
[0012]本發(fā)明的一種適用于低溫環(huán)境的聚氨酯硬泡雙組份原料的施工方法為:使用聚氨酯高壓噴涂機把兩種組分進行混合并均勻噴涂到大壩等需要保溫建筑的表面。
[0013]本發(fā)明的一種適用于低溫環(huán)境的聚氨酯硬泡雙組份原料還可以在_30°C及以上的環(huán)境溫度下對建筑物墻體及屋頂進行使用，可以對冷庫進行帶冷施工或修補。
[0014]本發(fā)明的適用于低溫環(huán)境的聚氨酯硬泡雙組份原料，為了解決低溫施工反應體系熱量不足使雙組份原料反應速度慢、轉化率低，泡孔粗糙、酥脆，以及粘度增長緩慢導致沒有足夠的粘度附著在基材上的問題，本發(fā)明在多元醇組分中添加具有低溫高活性的多元醇，結果發(fā)現(xiàn)多元醇組分中使用15-45wt%的一種或多種低溫高活性的聚醚多元醇以后，對比使用蔗糖起始聚醚如4110 (萬華容威聚氨酯有限公司)，苯酐-二甘醇聚酯如6320 (江蘇富盛新材料有限公司)的多元醇組分，其和異氰酸酯組分在低溫下的反應活性有了明顯提高。異氰酸酯組分和多元醇組分需要在低溫下也能夠以較快的速率反應，同時使原料粘度快速增長；為了解決現(xiàn)在廣泛使用的發(fā)泡劑如一氟二氯乙烷(HCFC-141b，沸點32°C)在低溫下無法順利氣化，而且汽化時吸熱，更加減少反應體系熱量的問題，本發(fā)明研究了物理發(fā)泡劑沸點和施工環(huán)境溫度的關系，發(fā)現(xiàn)了一個規(guī)律是物理發(fā)泡劑沸點不高于施工溫度20°C，能得到比較理想的泡沫，而且物理發(fā)泡劑沸點越接近施工環(huán)境溫度，發(fā)泡效果越好；為了解決低溫(0°C以下)導致異氰酸酯組分粘度加大或者出現(xiàn)結晶不能滿足噴涂機正常工作要求的問題，本發(fā)明研究了不影響泡沫性能的情況下，在多亞甲基多苯基異氰酸酯中添加降粘劑，降低多亞甲基多苯基異氰酸酯在低溫下的粘度與結晶性。實驗發(fā)現(xiàn)，在多亞甲基多苯基異氰酸酯中添加5-25wt%的降粘劑，不但能起到降低粘度的作用，而且可以降低多
亞甲基多苯基異氰酸酯的結晶現(xiàn)象。綜上所述，本發(fā)明的聚氨酯硬泡雙組份原料可在-30°C
及以上的環(huán)境溫度下正常施工，不受低溫環(huán)境影響。
【具體實施方式】
[0015]以下給出本發(fā)明的【具體實施方式】，用來對本發(fā)明做進一步的說明。
[0016]實施例1
多元醇組分:
【權利要求】
1.一種適用于低溫環(huán)境的聚氨酯硬泡雙組份原料，包括異氰酸酯組分、多元醇組分，其特征在于: 所述多元醇組分中含有具有低溫高活性的聚醚多元醇，該聚醚多元醇占多元醇組分總重量的15-45% ； 所述多元醇組分中含有沸點不高于施工溫度20°C的物理發(fā)泡劑，該物理發(fā)泡劑占多元醇組分總重量的5-25% ； 所述異氰酸酯組分為多亞甲基多苯基異氰酸酯，該多亞甲基多苯基異氰酸酯中添加有占其重量5-25%的降粘劑，加入降粘劑后能使多亞甲基多苯基異氰酸酯降低粘度到lOOcps以下。
2.按照權利要求1所述的一種適用于低溫環(huán)境的聚氨酯硬泡雙組份原料，其特征在于所述降粘劑粘度小于lOOcps且與異氰酸酯不反應。
3.按照權利要求2所述的一種適用于低溫環(huán)境的聚氨酯硬泡雙組份原料，其特征在于所述降粘劑為一氟二氯乙烷、1，1，1，3，3-五氟丙烷、乙基磷酸二乙酯、三(2-氯丙基)磷酸酯、碳酸丙烯酯中的至少一種。
4.按照權利要求1所述的一種適用于低溫環(huán)境的聚氨酯硬泡雙組份原料，其特征在于所述低溫高活性聚醚多元醇為官能度不小于2、羥值150-700mgK0H/g的芳胺型聚醚多元醇、端氨基聚醚多元醇、曼尼希反應得到的聚醚多元醇中的至少一種。
5.按照權利要求1所述的一種適用于低溫環(huán)境的聚氨酯硬泡雙組份原料，其特征在于所述物理發(fā)泡劑在標準大氣壓下沸點小于15°C。
6.按照權利要求5所述的一種適用于低溫環(huán)境的聚氨酯硬泡雙組份原料，其特征在于所述物理發(fā)泡劑為正丁烷、異丁烷、七氟丙烷、1，1-二氟乙烷、二甲醚中的至少一種。
7.按照權利要求1所述的一種適用于低溫環(huán)境的聚氨酯硬泡雙組份原料，其特征在于所述異氰酸酯組分與多元醇組分二者的體積比為(150-100):100。
8.按照權利要求1所述的一種適用于低溫環(huán)境的聚氨酯硬泡雙組份原料，其特征在于所述多元醇組分中還可以添加占有多元醇組分總重量0.1-2%的色漿。
9.采用權利要求1-8任一權利要求所述的一種適用于低溫環(huán)境的聚氨酯硬泡雙組份原料的施工方法，其特征在于:使用聚氨酯高壓噴涂機把兩種組分進行混合并均勻噴涂到需要保溫建筑的 表面。
【文檔編號】E04B1/76GK103923290SQ201410169983
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權日:2014年4月25日
【發(fā)明者】王磊, 李坤, 王炳凱, 王耀西, 余郁, 竇忠山, 潘振勇 申請人:萬華節(jié)能科技集團股份有限公司