[发明专利]一种发泡平稳的聚异氰脲酸酯泡沫材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发泡平稳的生产聚异氰脲酸酯泡沫材料用组合料，以及采用该组合料生产聚异氰脲酸酯泡沫材料的方法。本发明还涉及由该组合料生产的聚异氰脲酸酯泡沫材料。 

背景技术

随着国家和社会对节能低碳的要求越来越高，聚氨酯泡沫材料在建筑保温领域的应用也越来越广。然而，近年来国家政策和人民大众对建筑保温材料防火安全的要求快速提高，使得聚氨酯保温材料的阻燃问题成为当前聚氨酯建筑保温行业必须解决的迫切问题。为了提高聚氨酯泡沫材料的阻燃性能，一种广泛被采纳的做法是提高聚氨酯原料中多亚甲基多苯基多异氰酸酯(俗称“黑料”)的用量比例，使材料成为聚异氰脲酸酯改性聚氨酯(也称“聚异氰脲酸酯”)材料。 

目前广泛采用的聚氨酯材料生产工艺是：将多元醇与其他助剂先混合均匀后制得组合料，再将组合料与异氰酸酯混合。当组合料与异氰酸酯混合时，组合料中的水会在催化剂的作用下与异氰酸酯进行发泡反应而产生CO₂。当CO₂达到一定浓度后，便会从物料中逸出而形成气泡。组合料中多元醇的羟基与异氰酸酯进行反应形成氨基甲酸酯(即进行凝胶反应)。以上发泡、凝胶反应在进行的同时，放出大量热，使得体系中的物理发泡剂气化形成大量气体。这些产生的气体达到一定浓度后，也会从物料中逸出而形成气泡。CO₂和物理发泡剂气体的不断增多，使得体系中的气泡增多、增大；同时由于凝胶反应使得体系粘度增加以及泡沫稳定剂的作用，不断产生的气体能够被束缚在物料内部。气体不断增加，却又被束缚在体系内，在这样发泡、凝胶反应的综合作用下，体系不断膨胀，从而形成聚氨酯泡沫[朱吕民.聚氨酯泡沫塑料.第3版.北京：化学工 业出版社，2002。]。这种凝胶速率和发泡速率的调节，很大程度依靠选择合适的催化体系。 

目前的聚氨酯硬泡生产工艺中，由于能够较好的协调发泡、凝胶反应的时间和速率，从而可以保证物料在发泡的过程中平稳膨胀，在聚氨酯连续板材的生产中物料能够较平稳的上升，并保证最终成型材料的强度和尺寸稳定性。 

而在制备聚异氰脲酸酯泡沫材料的反应过程中，在发泡、凝胶反应之后，还存在着较强的异氰酸酯三聚反应。三聚反应温度比发泡、凝胶反应温度更高，其需要在发泡、凝胶反应进行一定时间并且体系达到一定温度后才能够较快进行，这就使得体系的发泡、凝胶反应与三聚反应之间存在一定的时间差。由于时间差的存在导致在发泡过程中，出现如下现象：体系的发泡上升速率在提高一段时间后下降，随后发泡速率又会突然加快(即聚异氰脲酸酯泡沫发泡所特有的“二次峰”现象)。如果在板材的连续生产过程中出现二次峰现象，则容易导致物料翻滚，所生产的板材会出现尺寸稳定性较差，与面材的粘结性差等问题。在另一方面，由于原料中含有较大比例的异氰酸酯基团，这些异氰酸酯基团的三聚需要更高的温度和更长的反应时间。这使得生产的聚异氰脲酸酯泡沫往往会在下线后因为熟化不充分而出现板材收缩、表面不平整的缺陷。 

为了解决这些问题，人们已经进行了相关研究。 

专利201110161236.X采用聚醚、聚酯的多元醇组合，0.5～3重量份的醋酸钾催化剂与0.1～1重量份的氨催化剂，将组合料与异氰酸酯按重量比1∶1.7～2混合发泡。实现了聚异氰脲酸酯泡沫板材的连续生产线生产，但其密度较高，这大大增加了材料的成本。另外，由于阻燃剂用量较大，导致其尺寸稳定性欠佳。 

专利CN200910048033.2采用复合一次成型或聚异氰脲酸酯发泡后二次复合成型的方法制得聚异氰脲酸酯夹芯板材，但该方法仍不适合高压发泡机发泡的连续成型工艺，效率也较低。 

专利CN200810071439.8选用聚酯多元醇PS-2412，以及复合阻燃剂甲基膦酸二甲酯与三(2-氯丙基)磷酸酯的适当配比，使该聚氨酯硬泡阻燃性能达到B1级，但该组合料仅适用于喷涂，而不适合应用于连续板材。 

专利CN201110271464.2采用含聚酰胺结构单元的多元醇组合物，制备得到了聚异氰脲酸酯板材。但该板材仍非通过连续式生产线生产。 

现有技术中，难以实现C级阻燃聚异氰脲酸酯泡沫材料的生产，尤其是C级阻燃聚异氰脲酸酯泡沫材料连续式生产线生产。即使实现，由于采用了大量的增塑性阻燃剂并且泡沫密度较大，导致所生产材料的尺寸稳定性差，且成本较高。 

发明内容

本发明提供一种发泡平稳的生产聚异氰脲酸酯泡沫材料用组合料，本发明还提供一种使用该组合料生产聚异氰脲酸酯的方法，以及由该方法生产的聚异氰脲酸酯。