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硬質(zhì)聚氨酯 HFO 發(fā)泡體系后熟化催化劑的選擇

硬質(zhì)聚氨酯 HFO 發(fā)泡體系后熟化催化劑的選擇

SolsticeTM LBA(HFO-1233zd, 1-氯,3,3,3 三氟丙烯)是霍尼韋爾首先推出的第四代低全球變暖潛值(GWP)發(fā)泡劑,適用于家用電器、建筑保溫、冷鏈運(yùn)輸和工業(yè)保溫等領(lǐng)域聚氨酯隔熱材料的發(fā)泡,是 CFC、HCFC、HFC 和其它非氟碳發(fā)泡劑的替代發(fā)泡劑。適用于聚氨酯發(fā)泡行業(yè)的一種能夠同時(shí)滿(mǎn)足各種工藝及環(huán)保要求的新一代發(fā)泡劑,具有高效 ??節(jié)能、不燃、不含可揮發(fā)性有機(jī)物,低全球變暖潛值,安全環(huán)保等特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)不斷的配方及 ??工藝參數(shù)的優(yōu)化后,以 SolsticeTM LBA 新一代高效節(jié)能環(huán)保發(fā)泡劑制得的聚氨酯泡沫和現(xiàn)有發(fā)泡劑體系(245fa 和環(huán)戊烷)相比具有更為優(yōu)異的導(dǎo)熱系數(shù)和整機(jī)能耗水平,分別比相同型號(hào)的 245fa 以及環(huán)戊烷體系冰箱在導(dǎo)熱系數(shù)方面降低

(和環(huán)戊烷體系相比),并且在整機(jī)能耗方面降低。

 

雖然 LBA?發(fā)泡劑有許多上述優(yōu)點(diǎn),但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)也面臨著一些問(wèn)題,從我們催化劑的角度主要問(wèn)題是:含鹵素發(fā)泡劑的分解造成的催化劑失活,因此傳統(tǒng)的催化劑在 LBA?體系中不適用,但全球變暖的事實(shí)讓我們不得不選擇 LBA?即 ODP?值為 0;全球變暖潛值 GWP?小于 5 的發(fā)泡劑,能同時(shí)滿(mǎn)足《蒙特利爾議定書(shū)》和《京都議定書(shū)》的環(huán)保要求,因此催化劑也只 ??能重新選擇適用于這類(lèi)發(fā)泡劑的新型催化劑體系。

下面展開(kāi)具體案列分析,具體案例分析前對(duì)比較方法做如下說(shuō)明:“穩(wěn)定性”是指含有 ?除異氰酸酯之外的可發(fā)泡組合物的所有組分的預(yù)混物在設(shè)定為 50℃的烘箱中(在密封容器中)熱老化 2?周后將具有足夠的活性。在老化過(guò)程中,氫氟烯烴 (HFO) 發(fā)泡劑可能會(huì)發(fā)生分解,從而導(dǎo)致預(yù)混物失去活性。這種失活可以使用標(biāo)準(zhǔn) FOMAT?設(shè)備來(lái)測(cè)量,并測(cè)量上升曲線(xiàn)的泡沫速率,其中包括在聚合過(guò)程期間記錄高度與時(shí)間的關(guān)系以及泡沫上升速度與時(shí)間的 ??關(guān)系。測(cè)量失活的方法是通過(guò)監(jiān)測(cè)泡沫達(dá)到在老化過(guò)程中不同時(shí)間段達(dá)到的大高度的 約80% 的時(shí)間(以秒為單位)的變化。然后可以通過(guò)記錄變化ΔT=T?老化-T?初始來(lái)測(cè)量催化劑性能的改進(jìn)。例如,需要 20?秒才能達(dá)到初制備時(shí)達(dá)到的大高度的 約80%的制劑,在 50°C?儲(chǔ)存兩周后可能會(huì)經(jīng)歷反應(yīng)性衰減,然后需要 30?秒才能達(dá)到大高度的 約80%達(dá)到的高度(通過(guò)FOMAT?設(shè)備測(cè)量)。則 ΔT?將為 10?秒。因此,當(dāng)比較催化劑組合物時(shí),需要較小的ΔT 變化,因?yàn)檫@種較小的變化與老化過(guò)程中較低的活性損失相關(guān)。ΔT?的較小變化意味著,例如,合適的噴霧泡沫配方在老化后仍然可以產(chǎn)生泡沫,而不需要向預(yù)混物中添加額外的新鮮 ??催化劑以防止反應(yīng)混合物在應(yīng)用過(guò)程中流掛、滴落或塌陷。為了獲得穩(wěn)定的泡沫配方,優(yōu)選 ??反應(yīng)性的ΔT?變化小于約 7?秒。更優(yōu)選反應(yīng)性的ΔT?變化小于約 5?秒、小于約 4?秒并且在一

些情況下小于約 3 秒。

具體實(shí)施案列如下:將約 100g?上述預(yù)混物添加到塑料容器中封閉,并在密封容器中的烘箱中在 50℃下調(diào)節(jié) 7?或 14?天。使樣品在室溫下達(dá)到平衡,然后在由機(jī)械混合葉片以約3000rpm?提供的劇烈機(jī)械攪拌下與相應(yīng)量的異氰酸酯(通常為約 25g?多元醇預(yù)混物和 25g?異氰酸酯)混合。在聲納檢測(cè)設(shè)備(FOMAT?型號(hào) V3.5?和 FOMAT?設(shè)備附帶的標(biāo)準(zhǔn)軟件)下測(cè)量泡沫上升情況,并記錄每個(gè)案例的選擇時(shí)間。選擇時(shí)間以秒為單位測(cè)量,它代表每個(gè)發(fā)泡 ??體達(dá)到全高度 約80% 所需的時(shí)間。時(shí)間記錄 1?為組裝并立即發(fā)泡的預(yù)混物的選擇時(shí)間,T2?為50℃調(diào)理 7?天后的選擇時(shí)間,T3?為 50℃調(diào)理 14?天后的選擇時(shí)間。ΔT?是反應(yīng)性衰減或 T3 和 T1?之間的差值。在這些條件下,需要小于 5?秒的ΔT?才能具有適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定性。

表一為實(shí)施案列過(guò)程中的基本配方,其他原料不變,整個(gè)過(guò)程只改變催化劑種類(lèi)。

基本配方表格
物料種類(lèi) 添加量(PPHP)
聚醚多元醇 30
聚酯多元醇 70
阻燃劑TCPP 20
硅油 3
發(fā)泡劑LBA 10
2.5
胺催化劑組合 可變
金屬催化劑組合 可變

表二所示為該催化劑組合在老化時(shí)表現(xiàn)出顯著的反應(yīng)活性損失,高 ΔT 就可證明。

催化劑種類(lèi) 用量(PPHP) T1(S) T2(S) T3(S) ΔT(S)
NT CAT PC9+NT CAT D60+NT CAT PC5 1.4 12 20 42 30
NT CAT T-120 0.35

表三所示為該催化劑組合表現(xiàn)出良好的反應(yīng)穩(wěn)定性,ΔT 小于 5 秒。

催化劑種類(lèi) 用量(PPHP) T1(S) T2(S) T3(S) ΔT(S)
NT CAT LBC100+NT CAT LBC200+NT CAT LBC400 2.6 17 19 21 4
NT CAT MR20+NT CAT MB20 0.35

為進(jìn)一步做分析對(duì)比,對(duì)表二和表三進(jìn)行了上機(jī)噴涂放大評(píng)估,以便從 FOMAT?反應(yīng)性評(píng)估(ΔT?或泡沫達(dá)到大高度的約 80% 所需時(shí)間的增加)和實(shí)際泡沫配方性能中獲得直接相關(guān)數(shù)據(jù)。將表 2?中所示的配方的多元醇預(yù)混物的所有組分在金屬桶中混合在一起,并用氣動(dòng)混合器混合幾分鐘后用噴涂機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)噴涂。方形紙板用螺栓固定在水平在地板上的木托 ??盤(pán)結(jié)構(gòu)上。通過(guò)將少量噴霧到桶中并使用木制壓舌板來(lái)測(cè)量乳化時(shí)間、線(xiàn)性凝膠時(shí)間和表干 ??時(shí)間(根據(jù)下述方法)進(jìn)行反應(yīng)性測(cè)量。這些噴霧試驗(yàn)中的反應(yīng)性測(cè)量為一式三份進(jìn)行并記 ??錄每個(gè)樣品的平均值。在配制多元醇預(yù)混物的同一天進(jìn)行初始反應(yīng)性測(cè)量。通過(guò)用完全配制 ??的多元醇預(yù)混物卷邊關(guān)閉5?加侖桶并將桶置于 50°C?烘箱中 2?周來(lái)制備對(duì)老化樣品的反應(yīng)性測(cè)量。

下面展開(kāi)具體案列分析,具體案例分析前對(duì)比較方法做如下說(shuō)明:“乳化時(shí)間”是噴涂 ?液體在基材上開(kāi)始反應(yīng)并起泡所需的時(shí)間,以秒為單位。噴涂泡沫的乳化時(shí)間優(yōu)選為 0.2

至 3?秒。如果乳化時(shí)間太長(zhǎng),配方將沒(méi)有足夠的粘度來(lái)保留在所需的位置,并且可能會(huì)滴落或從基材上流下或流下?!熬€(xiàn)性凝膠時(shí)間”測(cè)量為噴射液體充分反應(yīng)以使液體開(kāi)始膠凝所需的時(shí)間(以秒為單位),并且可以通過(guò)用壓舌板接觸泡沫體并拉動(dòng)將聚合物線(xiàn)從泡沫體中拉出遠(yuǎn)離泡沫。優(yōu)選的是,線(xiàn)性凝膠時(shí)間在 4?秒至 15?秒之間。如果線(xiàn)性膠凝時(shí)間少于 4?秒,

則發(fā)泡物質(zhì)可能會(huì)在上升之前膠凝,從而在泡沫中產(chǎn)生壓力。如果線(xiàn)性凝膠時(shí)間大于 15?秒, 如果聚合反應(yīng)沒(méi)有進(jìn)行到泡沫能夠承受其自身重量的程度,則發(fā)泡體可能會(huì)下垂或自行回落。 ??“不粘時(shí)間”是指當(dāng)輕輕拍打泡沫表面時(shí),噴射液體反應(yīng)到泡沫物質(zhì)不再粘在壓舌板上所需 的時(shí)間(以秒為單位)。不粘時(shí)間優(yōu)選為 5?至 20?秒。

表四所示為表二配方所得測(cè)試數(shù)據(jù),結(jié)果說(shuō)明了該催化劑體系在 50℃儲(chǔ)存兩周后反應(yīng)性的顯著衰減。

乳白時(shí)間

(S)

老化兩周乳白時(shí)間(S) 線(xiàn)性凝膠時(shí)間(S) 老化兩周線(xiàn)性凝膠時(shí)間

(S)

不粘時(shí)間

(S)

老化兩周不粘時(shí)間(S)
1.2 3.6 4.9 20.4 7.5 30.6

表五所示為表三配方所得測(cè)試數(shù)據(jù),結(jié)果說(shuō)明了該催化劑體系優(yōu)于表二的催化劑體系的 ?穩(wěn)定性。

乳白時(shí)間

(S)

老化兩周乳白時(shí)間(S) 線(xiàn)性凝膠時(shí)間(S) 老化兩周線(xiàn)性凝膠時(shí)間

(S)

不粘時(shí)間

(S)

老化兩周不粘時(shí)間(S)
1.4 1.6 7.5 10.5 11.7 17.1

本催化劑組合可用于生產(chǎn)任何硬質(zhì)絕緣泡沫,并且特別可用于噴涂泡沫、器具絕緣、絕 ??緣建筑板和含有閉孔硬質(zhì)聚氨酯泡沫的各種其它絕緣產(chǎn)品。特別適用于改善含有氫鹵烯烴發(fā) ??泡劑的體系的穩(wěn)定性,例如 HFCO-1234ze(反式 1,3,3,3-四氟丙-1-烯)和 HFCO-1233zd

(反式 1,3,3,3-四氟丙-1-烯)中的至少一種。 1-丙烯、1-氯-3,3,3-三氟)等 HFO。

技術(shù)支持:183-0190-3156 吳經(jīng)理

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