硬質(zhì)聚氨酯澆注材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硬質(zhì)聚氨酯澆注材料及其制備方法，所述硬質(zhì)聚氨酯澆注材料由A組分和B組分組成，A組分是NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.5～32.5％的多亞甲基多苯基多異氰酸酯，官能度在2.5～3.0之間，以重量份數(shù)計用量為100份；B組分包括聚酯多元醇30～80份、聚醚多元醇10～30份、阻燃多元醇20～50份、泡沫穩(wěn)定劑4～5份、催化劑0.5～2份、發(fā)泡劑8～30份、擴(kuò)鏈劑2～8份、交聯(lián)劑1～4份和阻燃劑10～30份。本發(fā)明公開的硬質(zhì)聚氨酯澆注材料具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、隔音性良好、泡孔多且為閉孔型、導(dǎo)熱系數(shù)低、防腐性好、防震好和尺寸穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，適用于各種填縫材料、修補(bǔ)材料、建筑墻體保溫材料、隔音材料等，并具有良好的阻燃性能。
【專利說明】硬質(zhì)聚氨酯澆注材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新型的、具有良好阻燃性能的硬質(zhì)聚氨酯澆注材料及其制備方 法，屬于建筑材料領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料是建筑領(lǐng)域常用的材料之一，分為噴涂型和澆注型兩種，其 中澆注材料是將A組分和B組分按照一定比例混合后，澆注到模具中或者所需要的部位，如 墻體和地下的縫隙、裂縫等，從而產(chǎn)生發(fā)泡。在目前的市場上，傳統(tǒng)的硬質(zhì)聚氨酯澆注材料 具有比強(qiáng)度高、硬度高、致密性好、防腐性好、防震好和尺寸穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，但是其并無阻 燃性，而且已有的澆筑材料B組分粘度大，潮濕環(huán)境適應(yīng)性差，無法大規(guī)模推廣使用。
[0003] 發(fā)泡型的硬質(zhì)聚氨酯澆注材料，如中國專利CN1401680A公布了一種硬質(zhì)聚氨酯 澆注材料，通過在配方中加入增強(qiáng)纖維，增強(qiáng)材料的耐磨性、防腐性、防震、抗沖擊性能和 尺寸穩(wěn)定性，適用于結(jié)構(gòu)零部件的制作，代替部分金屬材料，但其并未克服阻燃性差、粘度 大等問題；其它的技術(shù)方案，如200910031273公開的澆注型常溫固化聚氨酯樹脂組合物、 201010526534公開的澆注型聚氨酯彈性體、201110117598公開的聚氨酯澆注滾輪等均未 解決上述問題。
[0004] 申請人:在研發(fā)過程中曾經(jīng)嘗試在已有的硬質(zhì)聚氨酯澆注材料的B組分中直接加 入一定量的阻燃劑試圖解決產(chǎn)品的阻燃性問題，但是 申請人:發(fā)現(xiàn)這種簡單的解決方案會影 響材料的閉孔率與密度，發(fā)泡后的尺寸穩(wěn)定性也會受到影響，同時阻燃性的改進(jìn)非常有限。
[0005] 本發(fā)明中采用高官能度聚醚、阻燃劑和交聯(lián)劑等原料，制備出新型硬質(zhì)聚氨酯澆 注材料，不僅具有傳統(tǒng)硬質(zhì)聚氨酯澆注材料的優(yōu)良性能，而且還具有閉孔率高，導(dǎo)熱系數(shù) 低、隔音效果好、質(zhì)量輕且具有阻燃性能等特點(diǎn)，適用于各種填縫材料、修補(bǔ)材料、建筑墻體 保溫材料、隔音材料和填縫材料等諸多領(lǐng)域。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明公開了一種硬質(zhì)聚氨酯澆注材料，通過采用高官能 度的聚醚與多異氰酸酯保證最終產(chǎn)品的比強(qiáng)度高、隔音性、泡孔數(shù)，通過采用阻燃多元醇與 阻燃劑搭配使用，保證產(chǎn)品具有理想的阻燃性能同時不影響產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性、閉孔率與 密度等參數(shù)。
[0007] 具體地說，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0008] -種硬質(zhì)聚氨酯澆注材料，由A組分和B組分組成，A組分是NC0質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 30. 5?32. 5%的多亞甲基多苯基多異氰酸酯，官能度在2. 5?3. 0之間，以重量份數(shù)計用 量為100份；B組分包括聚酯多元醇30?80份、聚醚多元醇10?30份、阻燃多元醇20? 50份、泡沫穩(wěn)定劑4?5份、催化劑0. 5?2份、發(fā)泡劑8?30份、擴(kuò)鏈劑2?8份、交聯(lián)劑 1?4份和阻燃劑10?30份。
[0009] 優(yōu)選的，聚酯多元醇40?60份、聚醚多元醇15?20份、阻燃多元醇25?45份。
[0010] 其中，A 組分包括 Wannate PM_2〇0、Suprasec 50〇5、Lupranate M2〇S、Cosmonate M-200、Millionate MR-200、Desmodur 44V20、PAPI 135C 中的一種或多種的混合物。
[0011] 其中，聚酯多元醇可以是芳香族聚酯和/或脂肪族聚酯，具體包括SKR-Z280、 SKR-235B、SKR-Z226、PS-2022、PS-4027、PS-1752、PDPA-3、PDPA-4、Terate-3000、 Terate-4000、DQ-350、DQ-480、DH-750、CFH-108 中的一種或多種的混合物。
[0012] 其中，聚醚多元醇為 LY-4110A、LY-4110B、LY-635S、LY-800、Puranol RF-635、 Purano1 RF-6499、U-4110、U-8345、SC-4110、SC-3422、SU-450L、SU-415M、SA-460、DD-380A、 DNR-410、DSA-380、DSU-500中的一種或多種的混合物。
[0013] 在本發(fā)明，阻燃多元醇與阻燃劑搭配使用，從而克服單純使用阻燃劑帶來的缺陷。 具體地說，阻燃多元醇包括 Puranol RF-3774、Puranol RF-3777、FQ-450、BX-250、GN-480、 Friol-7190、B251中的一種或多種的混合物，阻燃劑包括甲基膦酸二甲酯（DMMP)、三（2-氯 乙基）磷酸酯（TCEP)、三（二氯丙基）磷酸酯（TDCPP)、四（2-氯乙基）亞乙基二磷酸酯、 三（2-氯丙基）磷酸酯（TCPP)、四（2-氯乙基）-2,2_二氯甲基-1，3-亞丙基二磷酸酯、 三（二溴丙基）磷酸酯、乙基磷酸二乙酯（DEEP)、P-430、P-630、SF-118、SF-119、FR-530、 FR-V6、CA-117、BN-780、FR-118、WSFR-117HF、WSFR-504L、WSFR-680、PhireGuard-508、 Ph i r eGuar d-DR-91中兩種或兩種以上的混合物。
[0014] 通過上述復(fù)配，在發(fā)泡過程中，含羥基的阻燃多元醇的羥基與多異氰酸酯基反應(yīng) 形成空間分布的氨基甲酸酯鍵，使磷酸酯型阻燃劑的磷酸基團(tuán)以化學(xué)鍵和空間包絡(luò)的方式 連接在聚氨酯的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，最終實(shí)現(xiàn)良好的阻燃效果。
[0015] 其中，本發(fā)明所用的催化劑為胺類和延遲性催化劑的混合物，胺類催化劑包括N， N-二甲乙醇胺、三乙烯二胺、雙（2-二甲氨基乙基）醚、五甲基二乙烯三胺、三乙胺、N，N-二 甲基芐胺、二甲基環(huán)己胺、三乙醇胺、三（二甲氨基丙基）六氫三嗪、Ν，Ν'-二乙基哌嗪、 N，f -二乙基-2-甲基哌嗪、Ν-乙基嗎啡啉、Ν-甲基嗎啡啉、四甲基乙二胺、四甲基丙二 胺、五甲基二亞丙基三胺、三甲基羥乙基丙二胺、三甲基羥乙基乙二胺和2,2'-二嗎啉二 乙基醚中的兩種或兩種以上的混合物；延遲性催化劑包括Dabco BL_17、Dabco DC-l、Dabco DC-2、Dabco MP-601、Polycat SA-l、Dabco RE-530、Dabco TMR-30 中的一種或多種的混合 物。
[0016] 優(yōu)選的，上述兩種催化劑的用量為胺類催化劑0. 1?0. 5份，延遲性催化劑0. 5? 1份。
[0017] 其中，泡沫穩(wěn)定劑包括 AK8889、AK8882、AK8872、AK-8832、AK6676、AK8825、AK8811、 AK6618、AK-6689、AK6610、SD-101、SD-104、SD-211、SD-502、SD-601、SD-621、SD-623、 SD-111、SD-641、G-780、G-9123中的一種或多種的混合物。
[0018] 其中，擴(kuò)鏈劑包括乙二醇、丙二醇、1，4_ 丁二醇、1，3_ 丁二醇、一縮二乙二醇、三 羥甲基丙烷、1，4-環(huán)己二醇、氫化雙酚A、二亞甲基苯基二醇、對苯二酚雙-β -羥乙基醚、 間苯二酚羥基醚、二乙醇胺、甲基二乙醇胺、二乙基甲苯二胺、3,5_二甲硫基甲苯二胺、 M0CA(3,3'-二氯_4,4'-二苯基甲烷二胺）、新戊二醇、甲基丙二醇、1，2-丙二醇和 氫醌-雙（β-羥乙基）醚中的一種或多種的混合物；交聯(lián)劑是甘油、三乙醇胺、三羥甲 基丙烷、小分子聚醚三醇和雙-2-(羥丙基）苯胺中的一種或多種的混合物；發(fā)泡劑包括 水、HCFC-141b、HCFC-142b、HCFC-22/142b、HCFC-123、HFC-245fa、HFC-152a、HFC-134a、 HFC-356、HFC-365mfc、環(huán)戊烷、異戊烷、正戊烷和HF0-1233zd(E)中的一種或多種的混合 物。
[0019] 優(yōu)選的，為了控制產(chǎn)品性能，交聯(lián)劑、擴(kuò)鏈劑、發(fā)泡劑均為其可選類型中的一種或 兩種的混合物。
[0020] 在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明公開了所述硬質(zhì)聚氨酯澆注材料的制備方法：在聚酯多元醇、 聚醚多元醇和阻燃多元醇中，加入泡沫穩(wěn)定劑、催化劑、發(fā)泡劑、擴(kuò)鏈劑、交聯(lián)劑和阻燃劑， 攪拌得到的混合液作為B組分。在使用時將A組分的多亞甲基多苯基多異氰酸酯加入B組 分中，攪拌混合均勻使其自由發(fā)泡即可。
[0021] 其中，制備得到B組分的反應(yīng)溫度為5?40°C，優(yōu)選通過增力電動攪拌器攪拌 300s，轉(zhuǎn)速為 120r/min。
[0022] 其中，自由發(fā)泡的熟化時間優(yōu)選為60min，發(fā)泡過程以轉(zhuǎn)速為180r/min高速攪拌 30s〇
[0023] 其中，在使用時，A、B成分的用量可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)，通常情況下，二者的質(zhì)量 比為1 : (0. 5?2)。
[0024] 申請人:進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，本發(fā)明的材料具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、隔音性良好、泡孔 多且為閉孔型、導(dǎo)熱系數(shù)低、防腐性好、防震好和尺寸穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，適用于各種填縫材 料、修補(bǔ)材料、建筑墻體保溫材料、隔音材料等；此外，本發(fā)明的材料為阻燃型材料，可用于 要求阻燃的建筑搭接邊的填縫材料和地下澆注填縫材料等等諸多領(lǐng)域。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 結(jié)合【具體實(shí)施方式】可以更好的理解本發(fā)明的發(fā)明精神，然而本發(fā)明并不限制于僅 采用下述方法實(shí)現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上本領(lǐng)域技術(shù)人員依據(jù)已有常識所進(jìn)行的變更、替換等依舊 屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍涵蓋于其權(quán)利要求及其等同變換。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] A組分：精確稱量100份多苯基多亞甲基多異氰酸酯PAPI，牌號Wannate PM-200， NC0的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30. 2?32.0%，黏度（25°C)為150?250mPa.s平均官能度為2. 7(煙 臺萬華聚氨酯股份有限公司）。
[0028] B組分的制備：在溫度25°C下，將精確稱量4. 0份的泡沫穩(wěn)定劑AK_8872、0. 2份 的三乙烯二胺、0. 3份的二甲基環(huán)己胺、0. 6份的Polycat SA-1、20. 0份的HFC-245fa、6. 0 份的丙二醇、3. 0份的甘油、10. 0份的TCEP和13. 0份的DMMP加入到，預(yù)先精確稱量60份 聚醚多元醇U-8345、15份聚酯多元醇PS-4027和25份阻燃多元醇Friol-7190中，經(jīng)攪拌 器攪拌300s，轉(zhuǎn)速為120r/min。其中聚醚多元醇U-8345,羥值450mgK0H/g，黏度（25°C ) 為8000mPa · s (上海優(yōu)諾特實(shí)業(yè)股份有限公司）；聚酯多元醇PS-4027,羥值400mgK0H/g， 黏度（25°C )為6000mPa · s (南京金陵斯泰潘化學(xué)有限公司）；阻燃多元醇Friol-7190,羥 值190mgK0H/g，黏度（25°C )為2000mPa · s(上海鑫銳化工科技有限公司）；；硅泡沫穩(wěn)定 劑AK-8872(江蘇美思德化學(xué)股份有限公司）；三乙烯二胺和二甲基環(huán)己胺（溧陽市蔣店化 工有限公司）；延遲催化劑Polycat SA-1(空氣化工產(chǎn)品（中國）投資有限公司）；發(fā)泡劑 HFC-245fa(上海東輝制冷技術(shù)有限公司）；丙二醇（上海鶴善實(shí)業(yè)有限公司）；甘油（山海 甲美精細(xì)化工有限公司）；阻燃劑TCEP和DMMP(揚(yáng)州晨化科技集團(tuán)有限公司）。
[0029] 制備方法：精確稱量21. 6gA組分倒入20gB組分，以轉(zhuǎn)速為180r/min高速攪拌 30s，使其自由發(fā)泡，熟化60min。
[0030] 對上述硬質(zhì)聚氨酯澆注材料進(jìn)行了性能測試，結(jié)果如表1。
[0031] 表1性能測試結(jié)果
[0032]

【權(quán)利要求】
1. 一種硬質(zhì)聚氨酯澆注材料，其特征在于，由A組分和B組分組成，A組分是NCO質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為30. 5?32. 5%的多亞甲基多苯基多異氰酸酯，官能度在2. 5?3. 0之間，以重量份 數(shù)計用量為100份；B組分包括聚酯多元醇30?80份、聚醚多元醇10?30份、阻燃多元醇 20?50份、泡沫穩(wěn)定劑4?5份、催化劑0. 5?2份、發(fā)泡劑8?30份、擴(kuò)鏈劑2?8份、 交聯(lián)劑1?4份和阻燃劑10?30份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的硬質(zhì)聚氨酯燒注材料，其特征在于，A組分為Wannate PM-200、 Suprasec 5005、Lupranate M20S、Cosmonate M_200、Millionate MR_200、Desmodur 44V20、 PAPI 135C中的一種或多種的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的硬質(zhì)聚氨酯澆注材料，其特征在于，聚酯多元醇為芳香族聚酯和/ 或脂肪族聚酯，包括 SKR-Z280、SKR-235B、SKR-Z226、PS-2022、PS-4027、PS-1752、PDPA-3、 PDPA-4、Terate-3000、Terate-4000、DQ-350、DQ-480、DH-750、CFH-108 中的一種或多種的 混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的硬質(zhì)聚氨酯澆注材料，其特征在于，聚醚多元醇包括LY-4110A、 LY-4110B、LY-635S、LY-800、Puranol RF-635、Puranol RF-6499、U-4110、U-8345、SC-4110、 SC-3422、SU-450L、SU-415M、SA-460、DD-380A、DNR-410、DSA-380、DSU-500 中的一種或多種 的混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的硬質(zhì)聚氨酯澆注材料，其特征在于，阻燃多元醇包括Puranol RF-3774、Puranol RF-3777、FQ-450、BX-250、GN-480、Friol-7190、B251 中的一種或多種 的混合物，阻燃劑包括甲基膦酸二甲酯、三（2-氯乙基）磷酸酯、三（二氯丙基）磷酸酯、 四（2-氯乙基）亞乙基二磷酸酯、三（2-氯丙基）磷酸酯、四（2-氯乙基）-2,2_二氯甲 基-1，3-亞丙基二磷酸酯、三（二溴丙基）磷酸酯、乙基磷酸二乙酯、P-430、P-630、SF-118、 SF-119、FR-530、FR-V6、CA-117、BN-780、FR-118、WSFR-117HF、WSFR-504L、WSFR-680、 PhireGuard-508、PhireGuard-DR-91中兩種或兩種以上的混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的硬質(zhì)聚氨酯澆注材料，其特征在于，催化劑為胺類和延遲性催化 劑的混合物，胺類催化劑包括N，N-二甲乙醇胺、三乙烯二胺、雙（2-二甲氨基乙基）醚、五 甲基二乙烯三胺、三乙胺、N，N-二甲基芐胺、二甲基環(huán)己胺、三乙醇胺、三（二甲氨基丙基） 六氫三嗪、N，f -二乙基哌嗪、N，f -二乙基-2-甲基哌嗪、N-乙基嗎啡啉、N-甲基嗎 啡啉、四甲基乙二胺、四甲基丙二胺、五甲基二亞丙基三胺、三甲基羥乙基丙二胺、三甲基羥 乙基乙二胺和2,2'-二嗎啉二乙基醚中的兩種或兩種以上的混合物；延遲性催化劑包括 Dabco BL_17、Dabco DC_l、Dabco DC_2、Dabco MP_601、Polycat SA_l、Dabco RE_530、Dabco TMR-30中的一種或多種的混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的新型硬質(zhì)聚氨酯注材料，其特征在于，泡沫穩(wěn)定劑包括AK8889、 AK8882、AK8872、AK-8832、AK6676、AK8825、AK8811、AK6618、AK-6689、AK6610、SD-101、 SD-104、SD-211、SD-502、SD-601、SD-621、SD-623、SD-111、SD-641、G-780、G-9123 中的一 種或多種的混合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的硬質(zhì)聚氨酯澆注材料，其特征在于，擴(kuò)鏈劑包括乙二醇、丙二 醇、1，4_ 丁二醇、1，3-丁二醇、一縮二乙二醇、三羥甲基丙烷、1，4_環(huán)己二醇、氫化雙酚A、 二亞甲基苯基二醇、對苯二酚雙-β-羥乙基醚、間苯二酚羥基醚、二乙醇胺、甲基二乙醇 胺、二乙基甲苯二胺、3,5_二甲硫基甲苯二胺、M0CA(3,3，-二氯_4,4，-二苯基甲烷 二胺）、新戊二醇、甲基丙二醇、1，2-丙二醇和氫醌-雙（β-羥乙基）醚中的一種或多種 的混合物；交聯(lián)劑是甘油、三乙醇胺、三羥甲基丙烷、小分子聚醚三醇和雙-2-(羥丙基） 苯胺中的一種或多種的混合物；發(fā)泡劑包括水、HCFC-141b、HCFC-142b、HCFC-22/142b、 HCFC-123、HFC-245fa、HFC-152a、HFC-134a、HFC-356、HFC-365mfc、環(huán)戊烷、異戊烷、正戊烷 和HF0-1233zd(E)中的一種或多種的混合物。
【文檔編號】C08J9/14GK104193956SQ201410462533
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】韓海軍, 王新鋒, 段文鋒 申請人:上海東方雨虹防水技術(shù)有限責(zé)任公司