本發(fā)明屬于聚氨酯硬泡材料，尤其涉及一種聚氨酯硬泡材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚氨酯是一種廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域的高分子材料，因其優(yōu)異的物理化學(xué)性能而備受關(guān)注。聚氨酯材料可分為軟質(zhì)泡沫、硬質(zhì)泡沫、彈性體、涂料、膠粘劑等多種類型。其中，聚氨酯硬泡因其優(yōu)越的保溫隔熱性能、良好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，在建筑保溫、冷鏈運(yùn)輸、家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。聚氨酯硬泡是通過多元醇和異氰酸酯在催化劑、發(fā)泡劑、表面活性劑等助劑的作用下，通過化學(xué)反應(yīng)生成的高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中氣泡的形成對于泡沫的保溫效果至關(guān)重要。

2、現(xiàn)有的聚氨酯硬泡制備工藝中，主要采用水作為發(fā)泡劑之一，利用水與異氰酸酯反應(yīng)生成二氧化碳(co2)氣體來形成泡沫。其反應(yīng)過程如下：-rnco+h2o→-rnhcooh→-rnh2+co2。

3、反應(yīng)過程中不僅產(chǎn)生co2氣體，還釋放出熱量，這些熱量能夠使物理發(fā)泡劑揮發(fā)成氣體，成為泡沫的一部分，從而增強(qiáng)泡沫的保溫效果。此外，水與異氰酸酯反應(yīng)生成的胺還會進(jìn)一步與異氰酸酯反應(yīng)，形成取代脲鍵結(jié)構(gòu)，增加材料的交聯(lián)密度，提升泡沫的機(jī)械強(qiáng)度。這種工藝使得聚氨酯硬泡具備較高的機(jī)械性能和保溫性能。

4、然而，現(xiàn)有技術(shù)中存在著一些明顯的缺陷和問題。首先，co2的導(dǎo)熱系數(shù)較高，約為0.0353w/m.k，相較于其他常用的物理發(fā)泡劑(如氫氟碳化物、氟化烴等)，其導(dǎo)熱系數(shù)高出近三倍。這意味著co2作為氣泡中的主要成分時，雖然能形成泡沫結(jié)構(gòu)，但其保溫性能相對較差，導(dǎo)致泡沫整體的導(dǎo)熱系數(shù)偏高，影響材料的保溫效果。其次，物理發(fā)泡劑在高溫條件下易揮發(fā)，造成發(fā)泡過程的不穩(wěn)定性，進(jìn)一步影響泡沫的均勻性和性能的穩(wěn)定性。

5、綜合來看，現(xiàn)有技術(shù)的主要問題在于co2的高導(dǎo)熱系數(shù)和物理發(fā)泡劑的揮發(fā)性，這些因素共同導(dǎo)致聚氨酯硬泡的保溫性能不盡如人意。此外，發(fā)泡過程中產(chǎn)生的熱量雖能促進(jìn)物理發(fā)泡劑的氣化，但這種熱效應(yīng)的控制難度較大，易導(dǎo)致發(fā)泡過程的不均勻，影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。這些缺陷不僅限制了聚氨酯硬泡在某些領(lǐng)域的應(yīng)用，還增加了制備工藝的復(fù)雜性和成本。

6、因此，為了改善聚氨酯硬泡的性能，現(xiàn)有技術(shù)需要尋找替代co2的發(fā)泡劑，以降低泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)，提升其保溫效果。同時，如何穩(wěn)定控制發(fā)泡過程中產(chǎn)生的熱量，保證發(fā)泡過程的均勻性和材料性能的穩(wěn)定性，也成為研究的重點(diǎn)。只有解決了這些問題，才能進(jìn)一步發(fā)揮聚氨酯硬泡在各個領(lǐng)域的優(yōu)勢，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，提升其市場競爭力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種聚氨酯硬泡材料的制備方法，包括：

2、對聚醚類物質(zhì)進(jìn)行脫水處理；

3、分別準(zhǔn)備聚醚類物質(zhì)、催化體系混合物、第一低沸點(diǎn)發(fā)泡劑、第二低沸點(diǎn)發(fā)泡劑、叔胺類催化劑、保質(zhì)劑和聚合mdi，并將所述第一低沸點(diǎn)發(fā)泡劑分為a部分和b部分，以及將所述第二低沸點(diǎn)發(fā)泡劑分為c部分和d部分；

4、利用脫水處理后的聚醚類物質(zhì)、所述催化體系混合物、所述第一低沸點(diǎn)發(fā)泡劑中a部分、所述第二低沸點(diǎn)發(fā)泡劑中c部分、所述叔胺類催化劑和所述保質(zhì)劑配制得到組合聚醚混合物；

5、利用所述聚合mdi、所述第一低沸點(diǎn)發(fā)泡劑中b部分和所述第二低沸點(diǎn)發(fā)泡劑中d部分配制得到聚合mdi混合物；

6、將所述組合聚醚混合物與所述聚合mdi混合物進(jìn)行混合反應(yīng)，得到所述聚氨酯硬泡材料；

7、優(yōu)選地，所述組合聚醚混合物中，各原料的重量份數(shù)分別為：

8、脫水處理后的聚醚類物質(zhì)74-95.5；

9、催化體系混合物1-2；

10、第一低沸點(diǎn)發(fā)泡劑中a部分0-5；

11、第二低沸點(diǎn)發(fā)泡劑中c部分1-15；

12、叔胺類催化劑0.5-1；

13、保質(zhì)劑2-3。

14、優(yōu)選地，所述聚合mdi混合物中，各原料的重量份數(shù)分別為：

15、聚合mdi?80-100；

16、第一低沸點(diǎn)發(fā)泡劑中b部分0-5；

17、第二低沸點(diǎn)發(fā)泡劑中d部分0-15。

18、優(yōu)選地，a、b、c和d的重量份數(shù)的數(shù)值總為15-20；

19、優(yōu)選地，所述將所述組合聚醚混合物與所述聚合mdi混合物進(jìn)行混合反應(yīng)中，所述聚合mdi混合物與所述組合聚醚混合物的重量份數(shù)比為1.2:1。

20、優(yōu)選地，所述脫水處理，為加熱并真空減壓干燥方式進(jìn)行脫水處理；

21、優(yōu)選地，所述脫水處理的真空度為0.02mpa-0.04mpa；

22、優(yōu)選地，所述脫水處理的溫度為60℃-80℃；

23、優(yōu)選地，所述脫水處理的脫水時間為60min-90min；

24、優(yōu)選地，所述脫水處理的標(biāo)準(zhǔn)為：控制所述聚醚類物質(zhì)的水分不大于0.01。

25、優(yōu)選地，所述聚醚類物質(zhì)包括：

26、otda聚醚、聚酯、山梨醇聚醚、硅油和胺類催化劑；

27、優(yōu)選地，所述聚醚類物質(zhì)中包括如下重量份數(shù)的組分：

28、otda聚醚56-77.5；

29、聚酯10-20；

30、山梨醇聚醚10-20；

31、硅油1.5-2；

32、胺類催化劑1-2。

33、優(yōu)選地，所述催化體系混合物包括：

34、有機(jī)錫、有機(jī)鉍和全氟烯烴；

35、優(yōu)選地，所述催化體系混合物中包括如下重量份數(shù)的組分：

36、有機(jī)錫5-40；

37、有機(jī)鉍5-40；

38、全氟烯烴20-90。

39、優(yōu)選地，所述第一低沸點(diǎn)發(fā)泡劑選自戊烷、甲酸甲酯、hfc-245fa、lba、r600、r600a、r152a、r134a、r1234yf、opteon?1100/1150、hcfo-1224yd、hcfo-1234ze、hcfo-1243zf、hcfo-1233xf和三氟丙烯中的至少一種。

40、優(yōu)選地，所述第二低沸點(diǎn)發(fā)泡劑包括新戊烷、四甲基硅烷和六氟丙烯；

41、優(yōu)選地，所述第二低沸點(diǎn)發(fā)泡劑中包括如下重量份數(shù)的組分：

42、新戊烷5-20；

43、四甲基硅烷5-50；

44、六氟丙烯60-90。

45、優(yōu)選地，所述叔胺類催化劑為toyocat-sx60。

46、優(yōu)選地，所述保質(zhì)劑包括：

47、異十三烷醇和椰油酰胺；

48、優(yōu)選地，所述保質(zhì)劑中包括如下重量份數(shù)的組分：

49、異十三烷醇20-50；

50、椰油酰胺50-80。

51、優(yōu)選地，所述將所述組合聚醚混合物與所述聚合mdi混合物進(jìn)行混合反應(yīng)中，還包括：

52、在反應(yīng)過程中進(jìn)行微波加熱處理；

53、優(yōu)選地，所述微波加熱處理的時間為：反應(yīng)開始后，加熱至30-200秒；

54、優(yōu)選地，所述微波加熱處理的頻率為：1.5ghz-3.2ghz。

55、此外，為解決上述問題，本發(fā)明還提供一種聚氨酯硬泡材料，通過如上述所述的聚氨酯硬泡材料的制備方法制備而成。

56、本發(fā)明提供一種聚氨酯硬泡材料及其制備方法。其中，所述聚氨酯硬泡材料的制備方法包括對聚醚類物質(zhì)進(jìn)行脫水處理；分別準(zhǔn)備聚醚類物質(zhì)、催化體系混合物、第一低沸點(diǎn)發(fā)泡劑、第二低沸點(diǎn)發(fā)泡劑、叔胺類催化劑、保質(zhì)劑和聚合mdi，并將所述第一低沸點(diǎn)發(fā)泡劑分為a部分和b部分，以及將所述第二低沸點(diǎn)發(fā)泡劑分為c部分和d部分；利用脫水處理后的聚醚類物質(zhì)、所述催化體系混合物、所述第一低沸點(diǎn)發(fā)泡劑中a部分、所述第二低沸點(diǎn)發(fā)泡劑中c部分、所述叔胺類催化劑和所述保質(zhì)劑配制得到組合聚醚混合物；利用所述聚合mdi、所述第一低沸點(diǎn)發(fā)泡劑中b部分和所述第二低沸點(diǎn)發(fā)泡劑中d部分配制得到聚合mdi混合物；將所述組合聚醚混合物與所述聚合mdi混合物進(jìn)行混合反應(yīng)，得到所述聚氨酯硬泡材料。本發(fā)明通過對聚醚類物質(zhì)進(jìn)行脫水處理，排除水的加入產(chǎn)生熱量和二氧化碳的影響，并且加入多種低沸點(diǎn)發(fā)泡劑的組合，既保持了泡沫韌性又大大降低了材料的導(dǎo)熱系數(shù)。