[发明专利]一种以环戊烷为主体的低导热率聚氨酯硬泡泡沫及其制造方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及聚氨酯硬泡泡沫技术领域，更具体地，涉及一种聚氨酯硬泡泡沫及其制备方法和应用。

背景技术

C-pentane（环戊烷）是目前国内外冰箱冰柜行业用量最大、最为普及的聚氨酯硬泡发泡剂，其具有环保性能好、操作简单的优点，而且C-pentane作为石化产品，提炼制作技术成熟，货源广、价格低廉，因而成为替代CFC-11（一氟三氯甲烷）、HCFC-141b（一氟二氯乙烷）的首选发泡剂而被广泛应用于制冷家电，在PU聚氨酯发泡剂领域占据主导地位。但C-pentane的缺陷也十分突出，主要有如下缺陷：具有易燃的特性，因此在生产和应用过程中须建通风安全设施；泡沫隔热性能相对较差，产品整机的能耗较高，难以满足日益提高的家电能效标准；沸点高，蒸汽压力低，因而泡沫强度较差，充填密度大，需要消耗的发泡原料多。

环戊烷的能耗高，资源消耗大的缺点，一直都是PU领域试图攻克的难题，但难以突破，根源在于很难找到同时完全满足环保法规又能弥补C-pentane先天缺陷的途径，直到HFO-1233zd（1-氯-3,3,3-三氟丙烯）的推出。C-pentane与HFO-1233zd的物理化学性质如表1所示：

表1 C-pentane与HFO-1233zd的物理化学性质

*：美国国家标准与技术研究所（NIST）研究认定

由上表可知，C-pentane和HFO-1233zd的温室效应潜值（ODP）都等于0，温室效应潜值（GWP）都小于15，HFO-1233zd还兼具较低沸点、低导热系数、高蒸汽压的特点，并且其分子具有多氟原子结构，因此，有望作为一种成核添加剂弥补C-pentane的先天缺陷。

《塑料工业手册》，李俊贤，1999，第1版中，有相关理论研究指出，泡沫的热导率由几个因素构成：

λ_F=λ_G+λ_S+λ_R+λ_C

式中，λ_F—硬泡导热率；

λ_G—泡孔内气体导热率；

λ_S—固体导热率；

λ_R—辐射传导率；

λ_C—对流热导率。

上述公式中，固体导热率相对固定，对流导热率在硬泡孔径尺寸小于2mm时可忽略不计，而泡孔内的主要气体成分已确定的情况下，影响硬泡导热率的主要因素是辐射传导率。降低辐射传导率的最有效途径是减小泡孔孔径。

发明内容

本发明的目的在于克服现有聚氨酯硬泡泡沫导热系数高等不足，提供了一种具有低导热系数的聚氨酯硬泡泡沫。通过对配方的合理调整可以使制备的聚氨酯硬泡泡沫的导热系数大幅度降低，最低可降低到0.01800W/m.K以下。

本发明的另一个目的是提供上述聚氨酯硬泡泡沫的制备方法。

本发明的再一个目的是提供上述聚氨酯硬泡泡沫在制备冰箱冷柜中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚氨酯硬泡泡沫，所述聚氨酯硬泡泡沫由下列重量份数的原料制备得到：

多异氰酸酯           135～165份；

多元醇组合物         100份；

环戊烷               10～16份；

催化剂               1.8~2.3份；

硅油                 1.8~2.5份；

水                   1.6~2.4 份；

以及占所述原料总重量1%～3%的1-氯-3,3,3-三氟丙烯。

其中，所述多异氰酸酯为多次甲基多苯基多异氰酸酯。

其中，所述多元醇组合物由多种聚醚多元醇单体与芳香族聚酯多元醇单体组成。

其中，所述聚醚多元醇由起始剂为蔗糖、甘油、甲基苯二胺、山梨醇、乙二胺、二元醇或乙醇胺中的一种或几种与氧化烯烃经聚合加成反应制得。

其中，所述聚酯多元醇由邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、卤代苯二甲酸及其酸酐的至少一种与乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇及带有芳环的双酚A的至少一种合成制得。