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HCFC141b型耐高温PUPIR泡沫塑料的研制上

2022-04-28 来源:南充农业机械网

HCFC-141b型耐高温PU-PIR泡沫塑料的研制(上)

摘 要:采用一步法,制备了一种可长期在150℃下使用的HCFC-141b型氨基甲酸酯改性聚异氰脲酸酯(PU-PIR)泡沫塑料。重点研究了多元醇、发泡剂、催化剂及异氰酸酯几个因素,与泡沫塑料耐热性能(包括尺寸稳定性和热失重率)的关系。实验表明,这种PU-PIR泡沫塑料可长期耐热150℃高温,泡沫脆性低、比强度高,导热系数小,达到了工业应用的要求。

关键词:聚氨酯;聚异氰脲酸酯;硬质泡沫塑料;耐高温

聚氨酯改性的聚异氰脲酸酯泡沫塑料,具有优越的耐热性能、较高的尺寸稳定性、较好的阻燃性、发烟量低,是当今绝热保温、隔音、防腐和使用寿命长等方面的优异材料。该材料加工工艺方便,既适合工厂制造,又适宜于现场施工,主要用于石油输送、热力化管网及化工管线的绝热。

纯聚异氰脲酸酯系聚合物主链存在异氰脲酸酯杂环结构,可以耐400℃高温,但质脆。引入低聚物多元醇可降低聚异氰脲酸酯泡沫塑料的脆性和增加泡沫的韧性,同时也降低了聚异氰脲酸酯泡沫塑料的耐热性和阻燃性。随着低聚物多元醇含量的增加,这种负面影响也增大。制备聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫塑料的过程主要有两步:异氰酸酯与羟基生成氨基甲酸酯,少量氨基甲酸酯进一步与异氰酸酯生成脲基甲酸酯的同时,异氰酸酯自聚生成杂环型异氰脲酸酯[1]。泡沫塑料中生成氨基甲酸酯和异氰脲酸酯的比例不同,也就是链增长与交联密度的情况不一样,将影响泡沫塑料的性能。本工作重点研究聚酯多元醇改性聚异氰脲酸酯制备长期耐150℃高温的聚氨酯泡沫塑料,能达到较好的热性能和机械性能。

1 实验部分

1.1 主要原料及规格

聚酯多元醇PS,羟值330 mgKOH/g,进口;聚酯多元醇X,羟值350 mgKOH/g,江苏省化工研究所;聚醚多元醇Y35,羟值280.5 mgKOH/g,金坛市雨声化工研究所;聚醚多元醇635,羟值500 mgKOH/g,金陵石化化工二厂;泡沫稳定剂B8462,德国高施米特公司;发泡剂CFC-11,发泡剂HCFC-141b,常熟市三爱富氟化工有限公司;叔胺类催化剂Y32,季铵盐类催化剂三甲、四甲、五甲,金坛市雨声化工研究所;多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI),牌号5005,美国Huntsman公司。

1.2 基本配方

原料 配比(质量份)

聚醚(聚酯)多元醇 100

泡沫稳定剂B8462 3

发泡剂HCFC-141b 38

催化剂 变量

多异氰酸酯 200~350

1.3 发泡工艺

在20~25℃温度下,将多元醇、泡沫稳定剂、催化剂和发泡剂按比例配制成组合聚醚(A组分),与一定量的PAPI (B组分)混合,立即用机械搅拌器高速(转速4000 r/min)充分搅拌10~20 s,快速将混合料注入模温40℃的25cm×25cm×25cm钢制模具中,依次记录下各种发泡参数,待固化后(约5 min)脱模,在室温下放置陈化24 h后,裁样测试。

2 结果与讨论

2.1 多元醇的选择

我们曾采用两步法制得耐(150℃)高温PU-PIR泡沫塑料[2],为了简化生产工艺,降低生产成本,现采用一步法制备耐高温组合料,表1中列出了选用的几种多元醇与泡沫体热稳定性、机械性能的关系

注:上述配方中催化剂和发泡剂HCFC-141b相同,A料与B料质量比

100/200。本工作体积变化率、失重率、烘后滚动磨耗、烘后压缩强度和烘后导热系数都是表征耐高温性能的物理量,所有数据均是将泡沫塑料在150℃烘箱中放置96h、冷却后测试。

从表1看出,以聚醚635为原料的泡沫的尺寸稳定性较好,但泡沫脆性很大;H-410泡沫的耐温性较好,泡沫脆性中等偏下;H-384和H-409采用的是芳香族聚酯多元醇PS100份,H-409泡沫比H-384泡沫的密度增大、体积变化率减小,两者的初始滚动磨耗都较低。H-409的整体数据较好,如耐热性好、韧性好、脆性小、机械强度大。

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