專利名稱：聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)方法，更具體地說，涉及其中泡孔分布均勻的聚氨酯泡沫的生產(chǎn)方法。
聚氨酯泡沫塑料的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法有一步法和二步法。由于生產(chǎn)率和其它原因，通常被采用的是被稱作一步發(fā)泡法的一步法。用于實(shí)施傳統(tǒng)的一步發(fā)泡法的設(shè)備如

圖1所示。參照圖1，數(shù)字1代表用于貯存主要物料-聚丙二醇(PPG)3的第一料罐;數(shù)字2代表用于貯存另一種主要物料-有機(jī)異氰酸酯(例如二異氰酸甲苯(TDI))4的第二料罐。供料管線5和6分別與第一料罐和第二料罐2相連接，從而將PPG3和TDI4供給混合機(jī)7。閥8與9分別設(shè)置于供料管5和6上。泵10和11同樣地被分別設(shè)置于供料管5和6的中部。一旦啟動泵10和11，PPG3和TDI4便被供給混合機(jī)7。可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)待供給混合機(jī)7的物料量。供給混合機(jī)7的還可以有硅氧烷、催化劑以及其它物料。被供給混合機(jī)7的物料經(jīng)混合制成可發(fā)泡溶液。該溶液從設(shè)置于混合機(jī)7之中的混合頭排出。
可以采用上述設(shè)備按照下述方法制備聚氨酯泡沫塑料?？刂崎y門8和9的開啟以便將PPG和TDI由料罐1和2導(dǎo)向混合機(jī)7。與此同時(shí)，還可以由一單獨(dú)設(shè)置的系統(tǒng)將催化劑、定泡劑(硅氧烷)、水、低沸點(diǎn)物料等導(dǎo)入混合機(jī)7之中。這些物料于混合機(jī)7之中被充分混合，并且將可發(fā)泡溶液由一注料腔注入模具之中。注入完畢，被注入模具的可發(fā)泡溶液立即開始發(fā)泡并且經(jīng)膠凝形成聚氨酯泡沫塑料。
在通過采用上述設(shè)備按照傳統(tǒng)的方法制備聚氨酯泡沫塑料的過程中，借助混合機(jī)難以始終令人滿意地混合物料，并且存在著許多由于混合不充分而產(chǎn)生的問題。在傳統(tǒng)方法中，將PPG、TDI、水、膠凝催化劑、發(fā)泡催化劑、定泡劑以及其它物料導(dǎo)入混合機(jī)，借助該混合機(jī)進(jìn)行連續(xù)的攪拌、混合和注入，這樣便產(chǎn)生混合不充分的現(xiàn)象。當(dāng)攪拌時(shí)間延長至通過混合機(jī)使物料混合充分時(shí)，物料便開始反應(yīng)從而使發(fā)泡溶液的粘度增大。所以，延長攪拌時(shí)間是一項(xiàng)不切實(shí)際的措施。為此，必須在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)有效攪拌。因此，已對混合機(jī)的結(jié)構(gòu)作了改進(jìn)以達(dá)到有效攪拌。然而，這些改進(jìn)之處仍然不能始終令人滿意，并且還遺留下許多懸而未決的問題。按照傳統(tǒng)的方法，發(fā)泡期間進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)通常不平衡而導(dǎo)致龜裂或不正常的反應(yīng)，從而使所得到的泡沫塑料出現(xiàn)焦燒現(xiàn)象。其結(jié)果是無法借助傳統(tǒng)方法獲得低密度、高硬度泡沫塑料。
預(yù)聚物法同樣是一種生產(chǎn)聚氨酯泡沫塑料的傳統(tǒng)方法。依據(jù)該方法，由于PPG與TDI之間反應(yīng)完全，所以反應(yīng)產(chǎn)物的粘度高。反應(yīng)產(chǎn)物難以與催化劑、等物質(zhì)反應(yīng)。為此，必須將TDI加至反應(yīng)產(chǎn)物之中以便控制化學(xué)反應(yīng)，其結(jié)果是該方法的生產(chǎn)率低、費(fèi)用高。
本發(fā)明的一個(gè)目的是解決由于物料混合不充分所引起的反應(yīng)不平衡這一問題并且生產(chǎn)不存在因不正常反應(yīng)引發(fā)的疵點(diǎn)(例如龜裂和燒焦)。而且性能優(yōu)良的聚氨酯泡沫塑料。
本發(fā)明的另一目的是提供一種其硬度可以在低比重下由低至高隨意加以控制的聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種使用水作為唯一的發(fā)泡劑代替引起環(huán)境污染問題的氟利昂氣，從而獲得取泡孔分布均勻、具有相同物理特性的聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)方法。
為了達(dá)到本發(fā)明的上述目的，提供了一種通過將多元醇、有機(jī)異氰酸酯、發(fā)泡劑、催化劑、定泡劑以及諸如顏料、阻燃劑和填料之類其它必要的添加劑加至混合機(jī)之中，混合與攪拌所述多元醇、有機(jī)異氰酸酯、發(fā)泡劑、催化劑，定泡劑以及諸如顏料、阻燃劑和填料之類其它必要的添加劑并且注入可發(fā)泡溶液，從而生產(chǎn)聚氨酯泡沫塑料的方法，該方法包括下列步驟(ⅰ)將多元醇與有機(jī)異氰酸酯由不同管線導(dǎo)入摻混機(jī)中，經(jīng)混合得到含有多元醇與有機(jī)異氰酸酯的未反應(yīng)的混合物;
(ⅱ)將該混合物導(dǎo)入混合機(jī)并使其與發(fā)泡劑、催化劑、定泡劑以及諸如顏料、阻燃劑和填料之類其它必要添加劑相互混合;以及(ⅲ)將由步驟(ⅱ)的混合機(jī)中得到的混合物進(jìn)行注射而使其發(fā)泡并進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。
在基本上抑制多元醇和有機(jī)異氰酸酯反應(yīng)進(jìn)行的條件即(a)在-10～25℃的氣氛中，(b)在惰性氣體中，(c)在基本上不含濕分的氣氛中，或者是在條件(a)～(c)任意組合的條件下進(jìn)行步驟(ⅰ)。
當(dāng)催化劑、或者水、定泡劑和發(fā)泡劑被加至步驟(ⅱ)中由多元醇與有機(jī)異氰酸酯組成的溶液混合物中時(shí)，可將其數(shù)量可調(diào)的有機(jī)異氰酸酯加至該溶液混合物中并進(jìn)行混合。
待步驟(ⅰ)中獲得未反應(yīng)的混合物之后，可借助另一摻混機(jī)使其與膠凝催化劑(例如，錫化合物)混合，所形成的混合物被用于步驟(ⅱ)。
此外，諸如錫化合物之類的膠凝催化劑由另一管線被導(dǎo)入步驟(ⅰ)中的摻混機(jī)之中，并且與多元醇及有機(jī)異氰酸酯相互混合。所產(chǎn)生的混合物被用于步驟(ⅱ)。
再者，攪拌步驟(ⅰ)中獲得的未反應(yīng)的混合物，并且將其置于摻混機(jī)中老化，或者將其由摻混機(jī)導(dǎo)入-10℃的老化槽中進(jìn)行老化，歷時(shí)12-72小時(shí)。經(jīng)過陳化的混合物用于步驟(ⅱ)。經(jīng)過陳化的混合物于另一摻混機(jī)中與來自另一條管線的膠凝催化劑混合，所得到的混合物被用于步驟(ⅱ)。
另外，在步驟(ⅰ)中，由另一條管線將預(yù)定量氣體如惰性氣體或空氣導(dǎo)入摻混機(jī)中，與多元醇和有機(jī)異氰酸酯攪拌混合在一起。所得到的混合物被單獨(dú)地或與膠凝催化劑一起被送往步驟(ⅱ)。在此情況下，由步驟(ⅰ)獲得的未反應(yīng)的混合物于另一摻混機(jī)中與另一條管線供給的氣體或者與該氣體及膠凝催化劑攪拌與混合在一起。所得到的混合物被送往步驟(ⅱ)。
與傳統(tǒng)方法一樣，用于本發(fā)明的物料為多元醇和有機(jī)異氰酸酯。多元醇的實(shí)例為聚醚多元醇和聚酯多元醇，它們可以通過使環(huán)氧丙烷或環(huán)氧乙烯與具有OH基的化合物進(jìn)行加聚反應(yīng)而獲得。有機(jī)異氰酸酯的實(shí)例為二異氰酸甲苯(TDI)，4，4′-二苯甲烷異氰酸酯(MDI)、己烷二異氰酸酯(HDI)和二異氰酸二甲苯。
圖1為用以解釋聚氨酯泡沫塑料傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的示意流程圖;
圖2-10則為本發(fā)明聚氨酯泡沫塑料生產(chǎn)方法的示意流程圖。
下面參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。
實(shí)施例1-3圖2中的數(shù)字21代表裝有多元醇的罐，數(shù)字22代表裝有有機(jī)異氰酸酯的罐。罐21通過管線25與罐26相連接。閥門23與泵24位于管線25中部。罐22通過管線29與罐26相連接。閥門27與泵28位于管線29中部。罐26通過管線33與配備有混合頭的混合機(jī)34相連接。閥門31和泵32位于管線33中部。被導(dǎo)入混合機(jī)34中的還有定泡劑(硅氧烷)、催化劑等。
在實(shí)施例1-3中，借助上述設(shè)備，將作為多元醇的聚丙二醇由罐21通過管線25導(dǎo)入罐26，而作為有機(jī)異氰酸酯的二異氰酸甲苯由罐22經(jīng)管線29被導(dǎo)入罐26。聚丙二醇與二異氰酸甲苯在罐26中于例如氮?dú)夥罩邢嗷セ旌?。由于這些物料于氮?dú)夥罩邢嗷セ旌希钥色@得其中聚丙二醇與二異氰酸甲苯基本上未發(fā)生反應(yīng)的均勻溶液混合物。罐26中的未反應(yīng)混合溶液經(jīng)管線33被導(dǎo)入混合機(jī)34之中。與此同時(shí)，被導(dǎo)入混合機(jī)34的還有催化劑、水、定泡劑和發(fā)泡劑并將其與未反應(yīng)溶液混合物充分混合。所得到的溶液由配備從混合機(jī)34符的混合頭導(dǎo)入預(yù)定的模具之中，以便生產(chǎn)聚氨酯泡沫塑料。實(shí)施例1～3中所選用的諸如物料、溫度和時(shí)間之類操作條件匯總于下面的表1之中。
表1
＊1商品名MN-3050;Mitsui Toatsu化學(xué)公司出品。
＊2商品名J-80;Mistui Toatsu化學(xué)公司出品。
＊3商品名DNEA;Nitto Kasei K.K.出品。
(三乙二胺)＊4商品名33LV;Toyo Sada K.K.出品。
(正乙基嗎啉)＊5商品名U-28;Nitto Kasei K.K.出品。
(二月桂酸二丁錫)＊6商品名SRX-280A;Toray硅氧烷K.K.出品。
(硅油)
依據(jù)實(shí)施例1～3，于罐26的氮?dú)夥罩?，聚丙二醇與二異氰酸甲苯相互混合，但充分抑制了二者之間的反應(yīng)。這些物料并未因空氣等等之中的濕分而受到不利的影響，從微觀的角度來看，它們可以被均勻地混合在一起。所以，不正常反應(yīng)于成品泡沫塑料中產(chǎn)生的諸如裂紋和焦燒之類疵點(diǎn)可通過將催化劑、定泡劑等添加于未反應(yīng)的溶液混合物之中而被減至最少的程度。此外，構(gòu)成泡沫塑料的泡孔與傳統(tǒng)的泡孔結(jié)構(gòu)相比顯得更為稠密，其硬度增大30%或更高。這樣便可以獲得硬度不同的各種緩沖物體。此外，雖然在傳統(tǒng)的泡沫塑料生產(chǎn)過程中使用了氟利昂氣，但是在本發(fā)明中卻不必使用，這樣便可使環(huán)境條件得到大大改善。即使是聚丙二醇與罐26中的二異氰酸甲苯反應(yīng)，也可以止逆供給這些物料的某一條管線，原因在于這些物料是由不同的管線25和26提供的。
實(shí)施例4盡管在實(shí)施例1中PPG和TDI是在N2氣氛中相互混合的，而在本實(shí)施例中，PPG和TDI則是在罐中空氣氛圍內(nèi)，罐內(nèi)溫度恒定在-10～25℃條件下相互混合的。重復(fù)實(shí)施例1的步驟便可獲得聚氨酯泡沫塑料。所得到的聚氨酯泡沫塑料具備分布均勻的泡孔，其比重為0.028g/cm3。
在實(shí)施例1-4中，PPG與TDI被導(dǎo)入罐中進(jìn)行混合。然而，PPG與TDI也可在通過管線33而被輸送的過程中被混合足夠長的時(shí)間。此時(shí)的管線33借助冷卻裝置被不斷地冷卻。
實(shí)施例5-7實(shí)施例5-7中，圖2所示設(shè)備中罐26內(nèi)部的溫度恒定在例如20℃，其中充有用以防止多元醇與有機(jī)異氰酸酯反應(yīng)的氮?dú)?。在?shí)施例5-7中，多元醇與有機(jī)異氰酸酯分別按照表2所示混合比率相互混合并攪拌15分鐘。在實(shí)施例5-7中，分別將由聚丙二醇與異氰酸酯組成的溶液混合物保持在15℃、15℃和20℃。反應(yīng)期間，借助設(shè)置于貯罐周圍的夾套(未示出)將溶液混合物加熱至25℃。一旦開啟閥門31，借助泵32便可將各種經(jīng)過加熱的溶液混合物供給混合機(jī)34。除了上述主要物料以外，被導(dǎo)入混合機(jī)34的還有如表2所示用量的水、胺催化劑、錫催化劑和定泡劑。這些物料最后于混合機(jī)中得到攪拌與混合。由實(shí)施例5-7中得到的每一種可發(fā)泡溶液經(jīng)混合機(jī)34上的混合頭注入模具之中。如表2所示，混合機(jī)的速度為5000轉(zhuǎn)/分。一旦注入每一種可發(fā)泡溶液，經(jīng)過發(fā)泡的聚氨酯產(chǎn)物就被導(dǎo)入100或90℃的烘箱之中固化6分鐘。隨后，該聚氨酯泡沫塑料于室溫下老化24-72小時(shí)。如表2所示，所得到的泡沫塑料的比重范圍為0.028-0.018g/cm3。
由于PPG與TDI物料混合均勻，因而反應(yīng)可以順利地進(jìn)行。泡沫塑料中未發(fā)現(xiàn)裂紋或焦燒現(xiàn)象。此外，這些泡沫塑料的泡孔較之傳統(tǒng)的泡孔結(jié)構(gòu)稠密，其硬度增至16kg。
表2
＊1商品名MN-3050;由Mitsui Toatsu化學(xué)公司出品。
＊2商品名T-80;由Mitsui Toatsu化學(xué)公司出品。
＊3商品名DMEA;由Nitto Kasei K.K.出品。
＊4商品名33LV;由Toyo Soda K.K.出品。
＊5商品名U-28;由Nitto Kasei K.K.出品。
＊6商品名SRX-280A;由Toray Silicone K.K.出品。
實(shí)施例8采用實(shí)施例5的步驟制備聚氨酯泡沫塑料，所不同的是以干燥空氣(濕度為3%)代替罐26內(nèi)的N2氣。所得到的聚氨酯泡沫塑料的泡孔分布均勻，其比重為0.028kg/cm3。
實(shí)施例9在如圖3所示配備各進(jìn)料管線的設(shè)備中，按照如下所示用量將下列各物料由相應(yīng)的料罐連續(xù)地加至混合機(jī)之中重量份三官能聚醚多元醇(分子量3000;OH值56)100二異氰酸甲苯(T-80)59.0三乙二胺(胺催化劑)0.3正乙基嗎啉(胺催化劑)0.4水4.0二月桂酸二丁錫(錫催化劑)0.2硅油(定泡劑)1.5在圖3所示設(shè)備中開動泵41a和41b而將閥門42a和42b打開以便將聚醚多醇和二異氰酸甲苯以預(yù)定比率供給導(dǎo)管43a和43b。借助第一摻混機(jī)44混合這些溶液并通過供料管線將所得到的混合物供給第二摻混機(jī)45。用于實(shí)施例9的摻混機(jī)為均相混合機(jī)(由TokushuKikaKogyoK.K.出品)。采用與多元醇相同的方式通過供料管線43c將錫催化劑連續(xù)地導(dǎo)入第二摻混機(jī)45之中。摻混機(jī)45將錫催化劑與由多元醇與異氰酸酯組成的混合溶液混合在一起。所得到的三種物料的混合物通過供料管線46被導(dǎo)入混合機(jī)47中。一旦開啟閥門42d與42e以及泵41d和41e，其它物料便會按照與錫催化劑相同的方式通過管線43d和43e被導(dǎo)入混合機(jī)47之中?！捌渌锪稀卑ㄈ叶?胺催化劑)、正乙基嗎啉(胺催化劑)、水和硅油(定泡劑)。這些物料可被單獨(dú)地加至混合機(jī)47之中?？砂l(fā)泡溶液的注入速率定為113kg/秒，按照傳統(tǒng)方法，該發(fā)泡溶液被連續(xù)地注于無接頭溝面輸送機(jī)上，從而獲得聚氨酯泡沫塑料厚片。該發(fā)泡產(chǎn)物的密度為24kg/cm3，泡沫塑料的泡孔密度細(xì)微而均勻。
實(shí)施例10在圖4所示配備有進(jìn)料管線的設(shè)備中，將下列物料按照下述用量由相應(yīng)的料罐連續(xù)地送往混合機(jī)重量份三官能聚醚多元醇(分子量為3000，HO值為56)100二異氰酸甲苯(T-80)71.0三乙二胺(胺催化劑)0.35正乙基嗎啉(胺催化劑)0.5水5.0二月桂酸二丁錫(錫催化劑)0.3硅油(定泡劑)1.6圖4所示設(shè)備中開啟泵41a、41b和41c而將閥門42a、42b和42c打開以便將聚醚多元醇、二異氰酸甲苯和錫催化劑以預(yù)定比率導(dǎo)入供料管線43a、43b和43c。這些溶液通過摻混機(jī)44被混合在一起，所形成的混合物通過供料管線46被導(dǎo)入混合機(jī)47。按照與多元醇相同的方式被導(dǎo)入混合機(jī)47的還有其它物料?！捌渌锪稀卑ㄈ叶?胺催化劑)、正乙基嗎啉(胺催化劑)、水和硅油(定泡劑)。與實(shí)施例9相同，這些物料可被單獨(dú)地導(dǎo)入混合機(jī)47之中?？砂l(fā)泡溶液的注入速率被定為113kg/秒，可發(fā)泡溶液被連續(xù)地按照傳統(tǒng)方法注入無接頭溝面輸送機(jī)上，從而獲得聚氨酯泡沫厚片。該發(fā)泡產(chǎn)物的密度為17qg/m3，泡沫塑料的泡孔細(xì)微且分布均勻。
在實(shí)施例9和10中，通過摻混機(jī)或設(shè)置于管路中部的摻混機(jī)將物料混合在一起。將該混合物供給混合機(jī)所需時(shí)間較短，例如數(shù)秒鐘至數(shù)十秒鐘。這樣，便可以避免溶液混合物發(fā)生反應(yīng)以及粘度增大。為了實(shí)施本發(fā)明，多元醇及有機(jī)異氰酸酯的溫度恒定在室溫下，通常恒定為20-30℃。
實(shí)施例11在如圖5所示配備有進(jìn)料管線的設(shè)備中，將下列物料按照如下限定的用量由相應(yīng)的料罐連續(xù)地導(dǎo)入混合機(jī)內(nèi)。
重量份三官能聚醚多元醇(分子量為3000，OH值為56)100二異氰酸甲苯(T-80)89.0三乙二胺(胺催化劑)0.07正乙基嗎啉(胺催化劑)0.70水6.5
二月桂酸二丁錫(錫催化劑)0.9硅油(定泡劑)1.8在圖5所示設(shè)備中開啟泵51a和51b而將閥門52a和52b打開以便將聚醚多元醇和二異氰酸甲苯通過供料管53a和53b以預(yù)定的比率送入貯罐54。貯罐54的體積為2000升。借助貯罐54中的攪拌器55將物料連續(xù)攪拌24小時(shí)以便使該溶液混合物老化。隨后停止攪拌，溶液混合物自貯罐54底部排出。更具體地說，開啟閥門56并驅(qū)動泵57以便連續(xù)地將溶液混合物導(dǎo)入供料管58。隨后通過摻混機(jī)59將溶液混合物導(dǎo)入混合機(jī)60。與此同時(shí)，一旦開啟閥門61和泵62，錫催化劑便通過管線63進(jìn)入摻混機(jī)59并與溶液混合物相互混合。一旦開啟調(diào)節(jié)閥64a和64b與泵65a和65b，其它物料便通過管線66a和66b進(jìn)入混合機(jī)60并與來自摻混機(jī)59的混合溶液相互混合?！捌渌锪稀卑ㄈ叶?胺催化劑)、正乙基嗎啉(胺催化劑)、水和硅油(定泡劑)。所得到的可發(fā)泡溶液被連續(xù)地由混合頭注入模具之中，其注入速率被定在94kg/分鐘，按照傳統(tǒng)方法，將這種可發(fā)泡溶液連續(xù)地注入到無接頭溝面輸送機(jī)上以便獲得聚氨酯泡沫塑料厚片。這種發(fā)泡產(chǎn)物的密度為19kg/cm3，其中泡孔細(xì)微而且分布均勻。
實(shí)施例12在如圖6所示配備有供料管線的設(shè)備中，將下列物料連續(xù)地由相應(yīng)的料罐按照如下限定的用量導(dǎo)入混合機(jī)之中
重量份三官能聚醚多元醇(分子量為3000;OH值為56)100二異氰酸甲苯(T-80)97.0三乙二胺(胺催化劑)0.07正乙基嗎啉(胺催化劑)0.75水7.2二月桂酸二丁錫(錫催化劑)0.95硅油(定泡劑)1.9在圖6所示設(shè)備中開啟泵51a和51b而將閥門52a和52b打開以便將聚醚多元醇和二異氰酸甲苯以預(yù)定的比率通過供料管線53a和53b加至摻混機(jī)67中，隨后再將其導(dǎo)入貯罐54中。貯罐54的體積為2000升。借助貯罐54內(nèi)的攪拌器55將物料連續(xù)攪拌48小時(shí)以便使該溶液混合物老化。隨后停止攪拌，溶液混合物自貯罐54底部排出。更具體地說，開啟閥門56，驅(qū)動泵57連續(xù)地將溶液混合物導(dǎo)入供料管58。然后通過摻混機(jī)59將溶液混合物導(dǎo)入混合機(jī)60。與此同時(shí)，如圖5所示，將錫催化劑導(dǎo)入摻混機(jī)59并使其與溶液混合物相互混合，而其它物料則被供給混合機(jī)60并且使其與來自摻混機(jī)59的溶液相互混合?！捌渌锪稀卑ㄈ叶?胺催化劑)、正乙基嗎啉(胺催化劑)、水和硅油(定泡劑)。所得到的可發(fā)泡溶液由混合頭被連續(xù)地注入模具之中。該可發(fā)泡溶液的注入速率被定為94kg/分鐘，按照傳統(tǒng)的方法，這種可發(fā)泡溶液被連續(xù)地注入到無接頭溝面輸送機(jī)上，從而得到聚氨酯泡沫塑料厚片。該發(fā)泡產(chǎn)物的密度為16kg/m3，其泡孔細(xì)微且分布均勻。
實(shí)施例13在圖7所示配備有供料管線的設(shè)備中，將下列物料按照如下限定的用量連續(xù)地由相應(yīng)的料罐導(dǎo)入混合機(jī)中重量份三官能聚醚多元醇(分子量為3000;OH值為56)100二異氰酸甲苯(T-80)79三乙二胺(胺催化比劑)0.07正乙基嗎啉(胺催化劑)0.6水6.0二月桂酸二丁錫(錫催化劑)0.5硅油(定泡劑)1.8在如圖7所示設(shè)備中開啟泵71a和71b而將閥門72a和72b打開以便將聚醚多元醇及二異氰酸甲苯以預(yù)定的比率導(dǎo)入供料管線73a和73b。此時(shí)，在流量計(jì)M的控制下通過管路74以1.2標(biāo)準(zhǔn)立升/分鐘的流速將氮?dú)饣烊攵嘣脊┝瞎芫€73a之中。借助第一摻混機(jī)75使這些溶液混合在一起，該混合物通過供料管線77被導(dǎo)入混合機(jī)76之中。用于實(shí)施例13的摻混機(jī)為均相混合機(jī)(由TokushuKikaKogyoK.K.出品)。一旦啟動調(diào)節(jié)閥78a～78c以及泵79a～79c，便可將錫催化劑與其它物料一起至混合機(jī)76中。“其它物料”包括三乙二胺(胺催化劑)、正乙基嗎啉(胺催化劑)、水和硅油(定泡劑)。由混合頭被注入的可發(fā)泡溶液的注入速率被定為72kg/分鐘，按照傳統(tǒng)方法，這種可發(fā)泡溶液被連續(xù)地注入到無接頭溝面輸送機(jī)上，從而獲得聚氨酯泡沫塑料厚片。該發(fā)泡產(chǎn)物的密度為16kg/m2，其泡孔細(xì)微而分布均勻。
實(shí)施例14在圖8所示配備有供料管線的設(shè)備中，將下列物料連續(xù)地按照如下所限定的用量由相應(yīng)的料罐導(dǎo)入混合機(jī)中重量份三官能聚醚多元醇(分子量為3000;OH值為56)100二異氰酸甲苯(T-80)65三乙二胺(胺催化劑)0.06正乙基嗎啉(胺催化劑)0.5水4.8二月桂酸二丁錫(錫催化劑)0.3硅油(定泡劑)運(yùn)轉(zhuǎn)于圖8所示設(shè)備中的泵82a、82b和82c與閥門81a、81b和81c相連接以便將聚醚多醇、二異氰酸甲苯和錫催化劑以預(yù)定的比率導(dǎo)入供料管線83a、83b和83c。此時(shí)，通過管線84將流速為1.1標(biāo)準(zhǔn)立升/分鐘的氮?dú)鈱?dǎo)入供料管線83a以供多醇之需。借助摻混機(jī)85混合這些物料溶液，隨后將該混合物導(dǎo)入供料管線86。將錫催化劑混合于這些物料之中。上述物料經(jīng)摻混機(jī)87攪拌混合后，得到由多醇與異氰酸酯所組成、其中混雜有微小泡孔的溶液混合物。通過管線92將該溶液混合物連續(xù)地導(dǎo)入混合機(jī)88。一旦打開閥門89a和89b以及泵90a和90b，通過管路91a和91b便可將其它物料導(dǎo)入混合機(jī)88之中，將它們攪拌混合?！捌渌锪稀卑ㄈ叶?胺催化劑)、正乙基嗎啉(胺催化劑)、水和硅油(定膜劑)。在實(shí)施例13中，這樣物料被分別地供給混合機(jī)88。由混合頭注入的可發(fā)泡溶液的注入速率被定為113kg/分鐘，按照傳統(tǒng)方法，該可發(fā)泡溶液被連續(xù)地注入到無接頭溝面輸送機(jī)上，形成聚聚酯泡沫塑料厚片。發(fā)泡產(chǎn)物的密度為21kg/m3，其泡孔細(xì)微而分布均勻。
實(shí)施例15在圖9所示配備有供料管線的設(shè)備中，將下列物料按照如下所限定的用量由相應(yīng)的料罐導(dǎo)入混合機(jī)之中重量份三官能聚醚多元醇(分子量為3000;OH值為56)100二異氰酸甲苯(T-80)74三乙二胺0.07正乙基嗎啉(胺催化劑)0.5水5.5二月桂酸二丁錫(錫催化劑)0.4硅油(定泡劑)1.6
在圖9所示設(shè)備中開動泵101a和101b而將閥門102a和102b打開以便將聚醚多元醇和二異氰酸甲苯以預(yù)定的比率導(dǎo)入供料管103a和103b。這些溶液經(jīng)第一摻混機(jī)104混合后，通過管線105與流速為1.0標(biāo)準(zhǔn)立升/分鐘的氮?dú)饣旌?。隨后將其導(dǎo)入第二摻混機(jī)106中并且攪拌混合。結(jié)果產(chǎn)生由多元醇與異氰酸酯組成，并且含有微小泡孔的混合溶液。將其導(dǎo)入混合機(jī)107中。一旦開啟閥門108a～108c以及泵109a～109c，便可將錫催化劑與其它物料通過管線110a～110c加至混合機(jī)107中?！捌渌锪稀卑ㄈ叶?胺催化劑)、正乙基嗎啉(胺催化劑)、水和硅油(定泡劑)，這樣便可制得可發(fā)泡溶液?？砂l(fā)泡溶液連續(xù)地由混合頭以94kg/分鐘的速率被注入無接頭溝面輸送機(jī)中，按照傳統(tǒng)方法得到聚氨酯泡沫塑料厚片。該發(fā)泡產(chǎn)物的密度為17kg/m3，其中泡孔細(xì)微且分布均勻。
實(shí)施例16在圖10所示配備有供料管線的設(shè)備中，按照如下所限定的用量將下列物料由相應(yīng)的料罐導(dǎo)入混合機(jī)之中。
重量份三官能聚醚多元醇(分子量為3000;OH值為56)100二異氰酸甲苯(T-80)68.0三乙二胺0.06正乙基嗎啉(胺催化劑)0.5水5.0二月桂酸二丁錫(錫催化劑)0.3硅油(定泡劑)1.6
在圖10所示設(shè)備中開動泵121a和121b而將閥門122a和122b打開，從而將聚醚多元醇和二異氰酸甲苯以預(yù)定比率導(dǎo)入供料管線123a和123b之中。借助第一摻混機(jī)124混合這些溶液，將該混合物導(dǎo)入第二摻混機(jī)126之中。當(dāng)由多元醇與異氰酸酯組成的混合溶液被導(dǎo)入第二摻混機(jī)126中時(shí)，一旦開啟調(diào)節(jié)閥128和泵129就可通過管路127向該溶液混合物中添加氮?dú)夂湾a催化劑。由于錫催化劑和氮?dú)馀c由多元醇和異氰酸酯組成的溶液混合物一同被攪拌混合，從而在由這三種物料組成的溶液混合物中含有微小的泡孔。所得到的溶液混合物經(jīng)供料管線131被送往混合機(jī)135。一旦開啟閥門132a和132b以及泵133a和133b，通過管線134a和134b便可將三乙二胺(胺催化劑)、正乙基嗎啉(胺催化劑)、水和硅油(定泡劑)導(dǎo)入混合機(jī)135中。借助混合機(jī)135混合所有上述物料，從而產(chǎn)生含有微小泡孔的可發(fā)泡溶液。此時(shí)，可發(fā)泡溶液的流速被定為94kg/分鐘。按照傳統(tǒng)方法，該可發(fā)泡溶液被連續(xù)地由混合頭注入無接頭內(nèi)面輸送機(jī)，從而形成聚氨酯泡沫塑料厚片。發(fā)泡產(chǎn)物的密度為20kg/m3。其泡孔細(xì)微且分布均勻。
按照本發(fā)明，在作為主要物料的多元醇與有機(jī)異氰酸酯被導(dǎo)入混合機(jī)之前須將它們均勻地混合，并且加入催化劑和其它物料以便獲得原原料溶液混合物，從而制成泡沫塑料。所以，反應(yīng)可以順利地進(jìn)行，從而避免了由于不正常的反應(yīng)所引起的裂紋和焦燒現(xiàn)象。此外，由于物料得到均勻混合，使所得到產(chǎn)物在其硬度、比重和彈性方面得到改善。
此外，本發(fā)明可以使作為主要物料的多元醇和異氰酸酯得到均勻混合和充分的老化。通過使該物料混合物與催化劑及其它物料混合而成的作為最終溶液混合物的可發(fā)泡溶液具有優(yōu)良的特性。為此，采用這種可發(fā)泡溶液進(jìn)行的發(fā)泡反應(yīng)能夠均勻地進(jìn)行，從而得到其中泡孔分布均勻并且具備低比重和高硬度的泡沫塑料。
在將用于聚氨酯發(fā)泡的主要物料溶液導(dǎo)入混合機(jī)之前，須進(jìn)行一次或兩次的混合操作。此外，該溶液混合物中含有微小的泡孔，所以由混合頭注入的可發(fā)泡溶液得到均勻的混合并且具備良好的發(fā)泡能力。為此，這種可發(fā)泡溶液經(jīng)過完全而均勻的反應(yīng)即可產(chǎn)生其中泡孔分布均勻的泡沫塑料。
權(quán)利要求
1.一種通過將多元醇、有機(jī)異氰酸酯、發(fā)泡劑、催化劑、定泡劑以及諸如顏料、阻燃劑和填料之類其它必要的添加劑加至混合機(jī)之中，混合與攪拌所述多元醇、有機(jī)異氰酸酯，發(fā)泡劑、催化劑、定泡劑以及諸如顏料、阻燃劑和填料之類其它必要的添加劑并且注入可發(fā)泡溶液，從而生產(chǎn)聚氨酯泡沫塑料的方法，該方法包括下列步驟(i)將多元醇與有機(jī)異氰酸酯由不同管線導(dǎo)入摻混機(jī)中，經(jīng)混合得到含有多元醇與有機(jī)異氰酸酯的未反應(yīng)的混合物；(ii)將該混合物導(dǎo)入混合機(jī)并使其與發(fā)泡劑、催化劑、定泡劑以及諸如顏料、阻燃劑和填料之類其它必要添加劑相互混合；以及(iii)將由步驟(ii)的混合機(jī)中得到的混合物進(jìn)行注射使其發(fā)泡并進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(ⅰ)在基本上抑制，多元醇與有機(jī)異氰酸酯之間發(fā)生反應(yīng)的條件下進(jìn)行。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其中步驟(ⅰ)是在(a)-10～25℃的氣氛中，(b)在惰性氣體中，(c)在基本上不含濕分的氣氛中，或者是在(a)～(c)任意組合的條件下進(jìn)行。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(ⅱ)包括在將催化劑、或者水、發(fā)泡劑和定泡劑加至溶液混合物中時(shí)，可將其數(shù)量可調(diào)的有機(jī)異氰酸酯加至該溶液混合物中并進(jìn)行混合。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中還包括在另一摻混機(jī)中使膠凝催化劑與步驟(ⅰ)中產(chǎn)生的未反應(yīng)的混合物混合，所形成的混合物被用于步驟(ⅱ)。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其中膠凝催化劑由錫化合物組成。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中還包括將膠凝催化劑由另一條管線導(dǎo)入步驟(ⅰ)中的摻混機(jī)中，使膠凝催化劑與多元醇及有機(jī)異氰酸酯混合，所得到的混合物被用于步驟(ⅱ)。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其中膠凝催化劑由錫化合物組成。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中還包括采用步驟(ⅰ)中形成的未反應(yīng)混合物，于-10～25℃下將該混合物攪拌并老化12-72小時(shí)，經(jīng)過老化的混合物被用于步驟(ⅱ)。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其中還包括在另一摻混機(jī)中使經(jīng)過老化的混合物與膠衡催化劑混合，所形成的混合物被用于步驟(ⅱ)。
11.按照權(quán)利要求10所述的方法，其中膠凝催化劑由錫化合物組成。
12.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(ⅰ)的摻混機(jī)還包作用老化罐，于-10-25℃下于該摻混機(jī)中攪拌該未反應(yīng)的混合物并使之老化12-27小時(shí)，經(jīng)過老化的混合物被送往步驟(ⅱ)。
13.按照權(quán)利要求12所述的方法，其中還包括使經(jīng)過老化的混合物與由另一管線供給的膠凝催化劑于另一摻混機(jī)中混合，所形成的混合物被送往步驟(ⅱ)。
14.按照權(quán)利要求13所述的方法，其中膠凝催化劑由錫化合物組成。
15.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中還包括將來自另一管線的氣體送往步驟(ⅰ)的摻混機(jī)中，攪拌與混合該氣體與多元醇和有機(jī)異氰酸酯，所形成的混合物被送往步驟(ⅱ)。
16.按照權(quán)利要求15所述的方法，其中氣體選自惰性氣體和空氣。
17.按照權(quán)利要求15所述的方法，其中還包括先在摻混機(jī)中攪拌與混合所形成的混合物與膠凝催化劑，隨后將所得到的混合物送往步驟(ⅱ)。
18.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中還包括在另一摻混機(jī)中攪拌與混合步驟(ⅰ)中產(chǎn)生的未反應(yīng)的混合物和來自另一條管線的氣體，所形成的混合物被送往步驟(ⅱ)。
19.按照權(quán)利要求18所述的方法，其中氣體選自惰性氣體與空氣。
20.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中還包括攪拌與混合產(chǎn)生于步驟(ⅰ)的未反應(yīng)的混合物和氣體以及膠凝催化劑，它們來自于不同管線，所形成的混合物被送往步驟(ⅱ)。
21.按照權(quán)利要求20所述的方法，其中氣體選自惰性氣體及空氣。
全文摘要
一種制備聚氨酯泡沫塑料的方法，該方法包括在基本上不導(dǎo)致彼此發(fā)生反應(yīng)的條件下使多元醇與有機(jī)異氰酸酯反應(yīng)從而得到未反應(yīng)的混合物，使該未反應(yīng)的混合物與發(fā)泡劑、催化劑、定泡劑和其它必要添加劑如顏料、阻燃劑和填料混合，注射所形成的混合物使之發(fā)泡與交聯(lián)。多元醇與有機(jī)異氰酸酯與氣體如惰性氣體或空氣預(yù)混合。含有多元醇與有機(jī)異氰酸酯的未反應(yīng)的混合物于-10～250℃下老化12—72小時(shí)。
文檔編號C08G101/00GK1039428SQ8910492
公開日1990年2月7日 申請日期1989年7月20日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月20日
發(fā)明者熊坂貞男, 多田鄉(xiāng)見, 香月利, 藤井修, 久我茂夫 申請人:株式會社人類工業(yè)