專利名稱：聚氨酯泡沫塑料的生產方法
技術領域：
本發明涉及聚氨酯泡沫塑料的生產方法，更具體地說，涉及其中泡孔分布均勻的聚氨酯泡沫的生產方法。
聚氨酯泡沫塑料的傳統生產方法有一步法和二步法。由于生產率和其它原因，通常被采用的是被稱作一步發泡法的一步法。用于實施傳統的一步發泡法的設備如
圖1所示。參照圖1，數字1代表用于貯存主要物料-聚丙二醇(PPG)3的第一料罐;數字2代表用于貯存另一種主要物料-有機異氰酸酯(例如二異氰酸甲苯(TDI))4的第二料罐。供料管線5和6分別與第一料罐和第二料罐2相連接，從而將PPG3和TDI4供給混合機7。閥8與9分別設置于供料管5和6上。泵10和11同樣地被分別設置于供料管5和6的中部。一旦啟動泵10和11，PPG3和TDI4便被供給混合機7。可以適當地調節待供給混合機7的物料量。供給混合機7的還可以有硅氧烷、催化劑以及其它物料。被供給混合機7的物料經混合制成可發泡溶液。該溶液從設置于混合機7之中的混合頭排出。
可以采用上述設備按照下述方法制備聚氨酯泡沫塑料。控制閥門8和9的開啟以便將PPG和TDI由料罐1和2導向混合機7。與此同時，還可以由一單獨設置的系統將催化劑、定泡劑(硅氧烷)、水、低沸點物料等導入混合機7之中。這些物料于混合機7之中被充分混合，并且將可發泡溶液由一注料腔注入模具之中。注入完畢，被注入模具的可發泡溶液立即開始發泡并且經膠凝形成聚氨酯泡沫塑料。
在通過采用上述設備按照傳統的方法制備聚氨酯泡沫塑料的過程中，借助混合機難以始終令人滿意地混合物料，并且存在著許多由于混合不充分而產生的問題。在傳統方法中，將PPG、TDI、水、膠凝催化劑、發泡催化劑、定泡劑以及其它物料導入混合機，借助該混合機進行連續的攪拌、混合和注入，這樣便產生混合不充分的現象。當攪拌時間延長至通過混合機使物料混合充分時，物料便開始反應從而使發泡溶液的粘度增大。所以，延長攪拌時間是一項不切實際的措施。為此，必須在短期內實現有效攪拌。因此，已對混合機的結構作了改進以達到有效攪拌。然而，這些改進之處仍然不能始終令人滿意，并且還遺留下許多懸而未決的問題。按照傳統的方法，發泡期間進行的化學反應通常不平衡而導致龜裂或不正常的反應，從而使所得到的泡沫塑料出現焦燒現象。其結果是無法借助傳統方法獲得低密度、高硬度泡沫塑料。
預聚物法同樣是一種生產聚氨酯泡沫塑料的傳統方法。依據該方法，由于PPG與TDI之間反應完全，所以反應產物的粘度高。反應產物難以與催化劑、等物質反應。為此，必須將TDI加至反應產物之中以便控制化學反應，其結果是該方法的生產率低、費用高。
本發明的一個目的是解決由于物料混合不充分所引起的反應不平衡這一問題并且生產不存在因不正常反應引發的疵點(例如龜裂和燒焦)。而且性能優良的聚氨酯泡沫塑料。
本發明的另一目的是提供一種其硬度可以在低比重下由低至高隨意加以控制的聚氨酯泡沫塑料的生產方法。
本發明的另一目的在于提供一種使用水作為唯一的發泡劑代替引起環境污染問題的氟利昂氣，從而獲得取泡孔分布均勻、具有相同物理特性的聚氨酯泡沫塑料的生產方法。
為了達到本發明的上述目的，提供了一種通過將多元醇、有機異氰酸酯、發泡劑、催化劑、定泡劑以及諸如顏料、阻燃劑和填料之類其它必要的添加劑加至混合機之中，混合與攪拌所述多元醇、有機異氰酸酯、發泡劑、催化劑，定泡劑以及諸如顏料、阻燃劑和填料之類其它必要的添加劑并且注入可發泡溶液，從而生產聚氨酯泡沫塑料的方法，該方法包括下列步驟(ⅰ)將多元醇與有機異氰酸酯由不同管線導入摻混機中，經混合得到含有多元醇與有機異氰酸酯的未反應的混合物;
(ⅱ)將該混合物導入混合機并使其與發泡劑、催化劑、定泡劑以及諸如顏料、阻燃劑和填料之類其它必要添加劑相互混合;以及(ⅲ)將由步驟(ⅱ)的混合機中得到的混合物進行注射而使其發泡并進行交聯反應。
在基本上抑制多元醇和有機異氰酸酯反應進行的條件即(a)在-10～25℃的氣氛中，(b)在惰性氣體中，(c)在基本上不含濕分的氣氛中，或者是在條件(a)～(c)任意組合的條件下進行步驟(ⅰ)。
當催化劑、或者水、定泡劑和發泡劑被加至步驟(ⅱ)中由多元醇與有機異氰酸酯組成的溶液混合物中時，可將其數量可調的有機異氰酸酯加至該溶液混合物中并進行混合。
待步驟(ⅰ)中獲得未反應的混合物之后，可借助另一摻混機使其與膠凝催化劑(例如，錫化合物)混合，所形成的混合物被用于步驟(ⅱ)。
此外，諸如錫化合物之類的膠凝催化劑由另一管線被導入步驟(ⅰ)中的摻混機之中，并且與多元醇及有機異氰酸酯相互混合。所產生的混合物被用于步驟(ⅱ)。
再者，攪拌步驟(ⅰ)中獲得的未反應的混合物，并且將其置于摻混機中老化，或者將其由摻混機導入-10℃的老化槽中進行老化，歷時12-72小時。經過陳化的混合物用于步驟(ⅱ)。經過陳化的混合物于另一摻混機中與來自另一條管線的膠凝催化劑混合，所得到的混合物被用于步驟(ⅱ)。
另外，在步驟(ⅰ)中，由另一條管線將預定量氣體如惰性氣體或空氣導入摻混機中，與多元醇和有機異氰酸酯攪拌混合在一起。所得到的混合物被單獨地或與膠凝催化劑一起被送往步驟(ⅱ)。在此情況下，由步驟(ⅰ)獲得的未反應的混合物于另一摻混機中與另一條管線供給的氣體或者與該氣體及膠凝催化劑攪拌與混合在一起。所得到的混合物被送往步驟(ⅱ)。
與傳統方法一樣，用于本發明的物料為多元醇和有機異氰酸酯。多元醇的實例為聚醚多元醇和聚酯多元醇，它們可以通過使環氧丙烷或環氧乙烯與具有OH基的化合物進行加聚反應而獲得。有機異氰酸酯的實例為二異氰酸甲苯(TDI)，4，4′-二苯甲烷異氰酸酯(MDI)、己烷二異氰酸酯(HDI)和二異氰酸二甲苯。
圖1為用以解釋聚氨酯泡沫塑料傳統生產方法的示意流程圖;
圖2-10則為本發明聚氨酯泡沫塑料生產方法的示意流程圖。
下面參照附圖描述本發明的優選實施方案。
實施例1-3圖2中的數字21代表裝有多元醇的罐，數字22代表裝有有機異氰酸酯的罐。罐21通過管線25與罐26相連接。閥門23與泵24位于管線25中部。罐22通過管線29與罐26相連接。閥門27與泵28位于管線29中部。罐26通過管線33與配備有混合頭的混合機34相連接。閥門31和泵32位于管線33中部。被導入混合機34中的還有定泡劑(硅氧烷)、催化劑等。
在實施例1-3中，借助上述設備，將作為多元醇的聚丙二醇由罐21通過管線25導入罐26，而作為有機異氰酸酯的二異氰酸甲苯由罐22經管線29被導入罐26。聚丙二醇與二異氰酸甲苯在罐26中于例如氮氣氛中相互混合。由于這些物料于氮氣氛中相互混合，所以可獲得其中聚丙二醇與二異氰酸甲苯基本上未發生反應的均勻溶液混合物。罐26中的未反應混合溶液經管線33被導入混合機34之中。與此同時，被導入混合機34的還有催化劑、水、定泡劑和發泡劑并將其與未反應溶液混合物充分混合。所得到的溶液由配備從混合機34符的混合頭導入預定的模具之中，以便生產聚氨酯泡沫塑料。實施例1～3中所選用的諸如物料、溫度和時間之類操作條件匯總于下面的表1之中。
表1
＊1商品名MN-3050;Mitsui Toatsu化學公司出品。
＊2商品名J-80;Mistui Toatsu化學公司出品。
＊3商品名DNEA;Nitto Kasei K.K.出品。
(三乙二胺)＊4商品名33LV;Toyo Sada K.K.出品。
(正乙基嗎啉)＊5商品名U-28;Nitto Kasei K.K.出品。
(二月桂酸二丁錫)＊6商品名SRX-280A;Toray硅氧烷K.K.出品。
(硅油)
依據實施例1～3，于罐26的氮氣氛中，聚丙二醇與二異氰酸甲苯相互混合，但充分抑制了二者之間的反應。這些物料并未因空氣等等之中的濕分而受到不利的影響，從微觀的角度來看，它們可以被均勻地混合在一起。所以，不正常反應于成品泡沫塑料中產生的諸如裂紋和焦燒之類疵點可通過將催化劑、定泡劑等添加于未反應的溶液混合物之中而被減至最少的程度。此外，構成泡沫塑料的泡孔與傳統的泡孔結構相比顯得更為稠密，其硬度增大30%或更高。這樣便可以獲得硬度不同的各種緩沖物體。此外，雖然在傳統的泡沫塑料生產過程中使用了氟利昂氣，但是在本發明中卻不必使用，這樣便可使環境條件得到大大改善。即使是聚丙二醇與罐26中的二異氰酸甲苯反應，也可以止逆供給這些物料的某一條管線，原因在于這些物料是由不同的管線25和26提供的。
實施例4盡管在實施例1中PPG和TDI是在N2氣氛中相互混合的，而在本實施例中，PPG和TDI則是在罐中空氣氛圍內，罐內溫度恒定在-10～25℃條件下相互混合的。重復實施例1的步驟便可獲得聚氨酯泡沫塑料。所得到的聚氨酯泡沫塑料具備分布均勻的泡孔，其比重為0.028g/cm3。
在實施例1-4中，PPG與TDI被導入罐中進行混合。然而，PPG與TDI也可在通過管線33而被輸送的過程中被混合足夠長的時間。此時的管線33借助冷卻裝置被不斷地冷卻。
實施例5-7實施例5-7中，圖2所示設備中罐26內部的溫度恒定在例如20℃，其中充有用以防止多元醇與有機異氰酸酯反應的氮氣。在實施例5-7中，多元醇與有機異氰酸酯分別按照表2所示混合比率相互混合并攪拌15分鐘。在實施例5-7中，分別將由聚丙二醇與異氰酸酯組成的溶液混合物保持在15℃、15℃和20℃。反應期間，借助設置于貯罐周圍的夾套(未示出)將溶液混合物加熱至25℃。一旦開啟閥門31，借助泵32便可將各種經過加熱的溶液混合物供給混合機34。除了上述主要物料以外，被導入混合機34的還有如表2所示用量的水、胺催化劑、錫催化劑和定泡劑。這些物料最后于混合機中得到攪拌與混合。由實施例5-7中得到的每一種可發泡溶液經混合機34上的混合頭注入模具之中。如表2所示，混合機的速度為5000轉/分。一旦注入每一種可發泡溶液，經過發泡的聚氨酯產物就被導入100或90℃的烘箱之中固化6分鐘。隨后，該聚氨酯泡沫塑料于室溫下老化24-72小時。如表2所示，所得到的泡沫塑料的比重范圍為0.028-0.018g/cm3。
由于PPG與TDI物料混合均勻，因而反應可以順利地進行。泡沫塑料中未發現裂紋或焦燒現象。此外，這些泡沫塑料的泡孔較之傳統的泡孔結構稠密，其硬度增至16kg。
表2
＊1商品名MN-3050;由Mitsui Toatsu化學公司出品。
＊2商品名T-80;由Mitsui Toatsu化學公司出品。
＊3商品名DMEA;由Nitto Kasei K.K.出品。
＊4商品名33LV;由Toyo Soda K.K.出品。
＊5商品名U-28;由Nitto Kasei K.K.出品。
＊6商品名SRX-280A;由Toray Silicone K.K.出品。
實施例8采用實施例5的步驟制備聚氨酯泡沫塑料，所不同的是以干燥空氣(濕度為3%)代替罐26內的N2氣。所得到的聚氨酯泡沫塑料的泡孔分布均勻，其比重為0.028kg/cm3。
實施例9在如圖3所示配備各進料管線的設備中，按照如下所示用量將下列各物料由相應的料罐連續地加至混合機之中重量份三官能聚醚多元醇(分子量3000;OH值56)100二異氰酸甲苯(T-80)59.0三乙二胺(胺催化劑)0.3正乙基嗎啉(胺催化劑)0.4水4.0二月桂酸二丁錫(錫催化劑)0.2硅油(定泡劑)1.5在圖3所示設備中開動泵41a和41b而將閥門42a和42b打開以便將聚醚多醇和二異氰酸甲苯以預定比率供給導管43a和43b。借助第一摻混機44混合這些溶液并通過供料管線將所得到的混合物供給第二摻混機45。用于實施例9的摻混機為均相混合機(由TokushuKikaKogyoK.K.出品)。采用與多元醇相同的方式通過供料管線43c將錫催化劑連續地導入第二摻混機45之中。摻混機45將錫催化劑與由多元醇與異氰酸酯組成的混合溶液混合在一起。所得到的三種物料的混合物通過供料管線46被導入混合機47中。一旦開啟閥門42d與42e以及泵41d和41e，其它物料便會按照與錫催化劑相同的方式通過管線43d和43e被導入混合機47之中。“其它物料”包括三乙二胺(胺催化劑)、正乙基嗎啉(胺催化劑)、水和硅油(定泡劑)。這些物料可被單獨地加至混合機47之中。可發泡溶液的注入速率定為113kg/秒，按照傳統方法，該發泡溶液被連續地注于無接頭溝面輸送機上，從而獲得聚氨酯泡沫塑料厚片。該發泡產物的密度為24kg/cm3，泡沫塑料的泡孔密度細微而均勻。
實施例10在圖4所示配備有進料管線的設備中，將下列物料按照下述用量由相應的料罐連續地送往混合機重量份三官能聚醚多元醇(分子量為3000，HO值為56)100二異氰酸甲苯(T-80)71.0三乙二胺(胺催化劑)0.35正乙基嗎啉(胺催化劑)0.5水5.0二月桂酸二丁錫(錫催化劑)0.3硅油(定泡劑)1.6圖4所示設備中開啟泵41a、41b和41c而將閥門42a、42b和42c打開以便將聚醚多元醇、二異氰酸甲苯和錫催化劑以預定比率導入供料管線43a、43b和43c。這些溶液通過摻混機44被混合在一起，所形成的混合物通過供料管線46被導入混合機47。按照與多元醇相同的方式被導入混合機47的還有其它物料。“其它物料”包括三乙二胺(胺催化劑)、正乙基嗎啉(胺催化劑)、水和硅油(定泡劑)。與實施例9相同，這些物料可被單獨地導入混合機47之中。可發泡溶液的注入速率被定為113kg/秒，可發泡溶液被連續地按照傳統方法注入無接頭溝面輸送機上，從而獲得聚氨酯泡沫厚片。該發泡產物的密度為17qg/m3，泡沫塑料的泡孔細微且分布均勻。
在實施例9和10中，通過摻混機或設置于管路中部的摻混機將物料混合在一起。將該混合物供給混合機所需時間較短，例如數秒鐘至數十秒鐘。這樣，便可以避免溶液混合物發生反應以及粘度增大。為了實施本發明，多元醇及有機異氰酸酯的溫度恒定在室溫下，通常恒定為20-30℃。
實施例11在如圖5所示配備有進料管線的設備中，將下列物料按照如下限定的用量由相應的料罐連續地導入混合機內。
重量份三官能聚醚多元醇(分子量為3000，OH值為56)100二異氰酸甲苯(T-80)89.0三乙二胺(胺催化劑)0.07正乙基嗎啉(胺催化劑)0.70水6.5
二月桂酸二丁錫(錫催化劑)0.9硅油(定泡劑)1.8在圖5所示設備中開啟泵51a和51b而將閥門52a和52b打開以便將聚醚多元醇和二異氰酸甲苯通過供料管53a和53b以預定的比率送入貯罐54。貯罐54的體積為2000升。借助貯罐54中的攪拌器55將物料連續攪拌24小時以便使該溶液混合物老化。隨后停止攪拌，溶液混合物自貯罐54底部排出。更具體地說，開啟閥門56并驅動泵57以便連續地將溶液混合物導入供料管58。隨后通過摻混機59將溶液混合物導入混合機60。與此同時，一旦開啟閥門61和泵62，錫催化劑便通過管線63進入摻混機59并與溶液混合物相互混合。一旦開啟調節閥64a和64b與泵65a和65b，其它物料便通過管線66a和66b進入混合機60并與來自摻混機59的混合溶液相互混合。“其它物料”包括三乙二胺(胺催化劑)、正乙基嗎啉(胺催化劑)、水和硅油(定泡劑)。所得到的可發泡溶液被連續地由混合頭注入模具之中，其注入速率被定在94kg/分鐘，按照傳統方法，將這種可發泡溶液連續地注入到無接頭溝面輸送機上以便獲得聚氨酯泡沫塑料厚片。這種發泡產物的密度為19kg/cm3，其中泡孔細微而且分布均勻。
實施例12在如圖6所示配備有供料管線的設備中，將下列物料連續地由相應的料罐按照如下限定的用量導入混合機之中
重量份三官能聚醚多元醇(分子量為3000;OH值為56)100二異氰酸甲苯(T-80)97.0三乙二胺(胺催化劑)0.07正乙基嗎啉(胺催化劑)0.75水7.2二月桂酸二丁錫(錫催化劑)0.95硅油(定泡劑)1.9在圖6所示設備中開啟泵51a和51b而將閥門52a和52b打開以便將聚醚多元醇和二異氰酸甲苯以預定的比率通過供料管線53a和53b加至摻混機67中，隨后再將其導入貯罐54中。貯罐54的體積為2000升。借助貯罐54內的攪拌器55將物料連續攪拌48小時以便使該溶液混合物老化。隨后停止攪拌，溶液混合物自貯罐54底部排出。更具體地說，開啟閥門56，驅動泵57連續地將溶液混合物導入供料管58。然后通過摻混機59將溶液混合物導入混合機60。與此同時，如圖5所示，將錫催化劑導入摻混機59并使其與溶液混合物相互混合，而其它物料則被供給混合機60并且使其與來自摻混機59的溶液相互混合。“其它物料”包括三乙二胺(胺催化劑)、正乙基嗎啉(胺催化劑)、水和硅油(定泡劑)。所得到的可發泡溶液由混合頭被連續地注入模具之中。該可發泡溶液的注入速率被定為94kg/分鐘，按照傳統的方法，這種可發泡溶液被連續地注入到無接頭溝面輸送機上，從而得到聚氨酯泡沫塑料厚片。該發泡產物的密度為16kg/m3，其泡孔細微且分布均勻。
實施例13在圖7所示配備有供料管線的設備中，將下列物料按照如下限定的用量連續地由相應的料罐導入混合機中重量份三官能聚醚多元醇(分子量為3000;OH值為56)100二異氰酸甲苯(T-80)79三乙二胺(胺催化比劑)0.07正乙基嗎啉(胺催化劑)0.6水6.0二月桂酸二丁錫(錫催化劑)0.5硅油(定泡劑)1.8在如圖7所示設備中開啟泵71a和71b而將閥門72a和72b打開以便將聚醚多元醇及二異氰酸甲苯以預定的比率導入供料管線73a和73b。此時，在流量計M的控制下通過管路74以1.2標準立升/分鐘的流速將氮氣混入多元醇供料管線73a之中。借助第一摻混機75使這些溶液混合在一起，該混合物通過供料管線77被導入混合機76之中。用于實施例13的摻混機為均相混合機(由TokushuKikaKogyoK.K.出品)。一旦啟動調節閥78a～78c以及泵79a～79c，便可將錫催化劑與其它物料一起至混合機76中。“其它物料”包括三乙二胺(胺催化劑)、正乙基嗎啉(胺催化劑)、水和硅油(定泡劑)。由混合頭被注入的可發泡溶液的注入速率被定為72kg/分鐘，按照傳統方法，這種可發泡溶液被連續地注入到無接頭溝面輸送機上，從而獲得聚氨酯泡沫塑料厚片。該發泡產物的密度為16kg/m2，其泡孔細微而分布均勻。
實施例14在圖8所示配備有供料管線的設備中，將下列物料連續地按照如下所限定的用量由相應的料罐導入混合機中重量份三官能聚醚多元醇(分子量為3000;OH值為56)100二異氰酸甲苯(T-80)65三乙二胺(胺催化劑)0.06正乙基嗎啉(胺催化劑)0.5水4.8二月桂酸二丁錫(錫催化劑)0.3硅油(定泡劑)運轉于圖8所示設備中的泵82a、82b和82c與閥門81a、81b和81c相連接以便將聚醚多醇、二異氰酸甲苯和錫催化劑以預定的比率導入供料管線83a、83b和83c。此時，通過管線84將流速為1.1標準立升/分鐘的氮氣導入供料管線83a以供多醇之需。借助摻混機85混合這些物料溶液，隨后將該混合物導入供料管線86。將錫催化劑混合于這些物料之中。上述物料經摻混機87攪拌混合后，得到由多醇與異氰酸酯所組成、其中混雜有微小泡孔的溶液混合物。通過管線92將該溶液混合物連續地導入混合機88。一旦打開閥門89a和89b以及泵90a和90b，通過管路91a和91b便可將其它物料導入混合機88之中，將它們攪拌混合。“其它物料”包括三乙二胺(胺催化劑)、正乙基嗎啉(胺催化劑)、水和硅油(定膜劑)。在實施例13中，這樣物料被分別地供給混合機88。由混合頭注入的可發泡溶液的注入速率被定為113kg/分鐘，按照傳統方法，該可發泡溶液被連續地注入到無接頭溝面輸送機上，形成聚聚酯泡沫塑料厚片。發泡產物的密度為21kg/m3，其泡孔細微而分布均勻。
實施例15在圖9所示配備有供料管線的設備中，將下列物料按照如下所限定的用量由相應的料罐導入混合機之中重量份三官能聚醚多元醇(分子量為3000;OH值為56)100二異氰酸甲苯(T-80)74三乙二胺0.07正乙基嗎啉(胺催化劑)0.5水5.5二月桂酸二丁錫(錫催化劑)0.4硅油(定泡劑)1.6
在圖9所示設備中開動泵101a和101b而將閥門102a和102b打開以便將聚醚多元醇和二異氰酸甲苯以預定的比率導入供料管103a和103b。這些溶液經第一摻混機104混合后，通過管線105與流速為1.0標準立升/分鐘的氮氣混合。隨后將其導入第二摻混機106中并且攪拌混合。結果產生由多元醇與異氰酸酯組成，并且含有微小泡孔的混合溶液。將其導入混合機107中。一旦開啟閥門108a～108c以及泵109a～109c，便可將錫催化劑與其它物料通過管線110a～110c加至混合機107中。“其它物料”包括三乙二胺(胺催化劑)、正乙基嗎啉(胺催化劑)、水和硅油(定泡劑)，這樣便可制得可發泡溶液。可發泡溶液連續地由混合頭以94kg/分鐘的速率被注入無接頭溝面輸送機中，按照傳統方法得到聚氨酯泡沫塑料厚片。該發泡產物的密度為17kg/m3，其中泡孔細微且分布均勻。
實施例16在圖10所示配備有供料管線的設備中，按照如下所限定的用量將下列物料由相應的料罐導入混合機之中。
重量份三官能聚醚多元醇(分子量為3000;OH值為56)100二異氰酸甲苯(T-80)68.0三乙二胺0.06正乙基嗎啉(胺催化劑)0.5水5.0二月桂酸二丁錫(錫催化劑)0.3硅油(定泡劑)1.6
在圖10所示設備中開動泵121a和121b而將閥門122a和122b打開，從而將聚醚多元醇和二異氰酸甲苯以預定比率導入供料管線123a和123b之中。借助第一摻混機124混合這些溶液，將該混合物導入第二摻混機126之中。當由多元醇與異氰酸酯組成的混合溶液被導入第二摻混機126中時，一旦開啟調節閥128和泵129就可通過管路127向該溶液混合物中添加氮氣和錫催化劑。由于錫催化劑和氮氣與由多元醇和異氰酸酯組成的溶液混合物一同被攪拌混合，從而在由這三種物料組成的溶液混合物中含有微小的泡孔。所得到的溶液混合物經供料管線131被送往混合機135。一旦開啟閥門132a和132b以及泵133a和133b，通過管線134a和134b便可將三乙二胺(胺催化劑)、正乙基嗎啉(胺催化劑)、水和硅油(定泡劑)導入混合機135中。借助混合機135混合所有上述物料，從而產生含有微小泡孔的可發泡溶液。此時，可發泡溶液的流速被定為94kg/分鐘。按照傳統方法，該可發泡溶液被連續地由混合頭注入無接頭內面輸送機，從而形成聚氨酯泡沫塑料厚片。發泡產物的密度為20kg/m3。其泡孔細微且分布均勻。
按照本發明，在作為主要物料的多元醇與有機異氰酸酯被導入混合機之前須將它們均勻地混合，并且加入催化劑和其它物料以便獲得原原料溶液混合物，從而制成泡沫塑料。所以，反應可以順利地進行，從而避免了由于不正常的反應所引起的裂紋和焦燒現象。此外，由于物料得到均勻混合，使所得到產物在其硬度、比重和彈性方面得到改善。
此外，本發明可以使作為主要物料的多元醇和異氰酸酯得到均勻混合和充分的老化。通過使該物料混合物與催化劑及其它物料混合而成的作為最終溶液混合物的可發泡溶液具有優良的特性。為此，采用這種可發泡溶液進行的發泡反應能夠均勻地進行，從而得到其中泡孔分布均勻并且具備低比重和高硬度的泡沫塑料。
在將用于聚氨酯發泡的主要物料溶液導入混合機之前，須進行一次或兩次的混合操作。此外，該溶液混合物中含有微小的泡孔，所以由混合頭注入的可發泡溶液得到均勻的混合并且具備良好的發泡能力。為此，這種可發泡溶液經過完全而均勻的反應即可產生其中泡孔分布均勻的泡沫塑料。
權利要求
1.一種通過將多元醇、有機異氰酸酯、發泡劑、催化劑、定泡劑以及諸如顏料、阻燃劑和填料之類其它必要的添加劑加至混合機之中，混合與攪拌所述多元醇、有機異氰酸酯，發泡劑、催化劑、定泡劑以及諸如顏料、阻燃劑和填料之類其它必要的添加劑并且注入可發泡溶液，從而生產聚氨酯泡沫塑料的方法，該方法包括下列步驟(i)將多元醇與有機異氰酸酯由不同管線導入摻混機中，經混合得到含有多元醇與有機異氰酸酯的未反應的混合物；(ii)將該混合物導入混合機并使其與發泡劑、催化劑、定泡劑以及諸如顏料、阻燃劑和填料之類其它必要添加劑相互混合；以及(iii)將由步驟(ii)的混合機中得到的混合物進行注射使其發泡并進行交聯反應。
2.按照權利要求1所述的方法，其中步驟(ⅰ)在基本上抑制，多元醇與有機異氰酸酯之間發生反應的條件下進行。
3.按照權利要求2所述的方法，其中步驟(ⅰ)是在(a)-10～25℃的氣氛中，(b)在惰性氣體中，(c)在基本上不含濕分的氣氛中，或者是在(a)～(c)任意組合的條件下進行。
4.按照權利要求1所述的方法，其中步驟(ⅱ)包括在將催化劑、或者水、發泡劑和定泡劑加至溶液混合物中時，可將其數量可調的有機異氰酸酯加至該溶液混合物中并進行混合。
5.按照權利要求1所述的方法，其中還包括在另一摻混機中使膠凝催化劑與步驟(ⅰ)中產生的未反應的混合物混合，所形成的混合物被用于步驟(ⅱ)。
6.按照權利要求5所述的方法，其中膠凝催化劑由錫化合物組成。
7.按照權利要求1所述的方法，其中還包括將膠凝催化劑由另一條管線導入步驟(ⅰ)中的摻混機中，使膠凝催化劑與多元醇及有機異氰酸酯混合，所得到的混合物被用于步驟(ⅱ)。
8.按照權利要求7所述的方法，其中膠凝催化劑由錫化合物組成。
9.按照權利要求1所述的方法，其中還包括采用步驟(ⅰ)中形成的未反應混合物，于-10～25℃下將該混合物攪拌并老化12-72小時，經過老化的混合物被用于步驟(ⅱ)。
10.按照權利要求9所述的方法，其中還包括在另一摻混機中使經過老化的混合物與膠衡催化劑混合，所形成的混合物被用于步驟(ⅱ)。
11.按照權利要求10所述的方法，其中膠凝催化劑由錫化合物組成。
12.按照權利要求1所述的方法，其中步驟(ⅰ)的摻混機還包作用老化罐，于-10-25℃下于該摻混機中攪拌該未反應的混合物并使之老化12-27小時，經過老化的混合物被送往步驟(ⅱ)。
13.按照權利要求12所述的方法，其中還包括使經過老化的混合物與由另一管線供給的膠凝催化劑于另一摻混機中混合，所形成的混合物被送往步驟(ⅱ)。
14.按照權利要求13所述的方法，其中膠凝催化劑由錫化合物組成。
15.按照權利要求1所述的方法，其中還包括將來自另一管線的氣體送往步驟(ⅰ)的摻混機中，攪拌與混合該氣體與多元醇和有機異氰酸酯，所形成的混合物被送往步驟(ⅱ)。
16.按照權利要求15所述的方法，其中氣體選自惰性氣體和空氣。
17.按照權利要求15所述的方法，其中還包括先在摻混機中攪拌與混合所形成的混合物與膠凝催化劑，隨后將所得到的混合物送往步驟(ⅱ)。
18.按照權利要求1所述的方法，其中還包括在另一摻混機中攪拌與混合步驟(ⅰ)中產生的未反應的混合物和來自另一條管線的氣體，所形成的混合物被送往步驟(ⅱ)。
19.按照權利要求18所述的方法，其中氣體選自惰性氣體與空氣。
20.按照權利要求1所述的方法，其中還包括攪拌與混合產生于步驟(ⅰ)的未反應的混合物和氣體以及膠凝催化劑，它們來自于不同管線，所形成的混合物被送往步驟(ⅱ)。
21.按照權利要求20所述的方法，其中氣體選自惰性氣體及空氣。
全文摘要
一種制備聚氨酯泡沫塑料的方法，該方法包括在基本上不導致彼此發生反應的條件下使多元醇與有機異氰酸酯反應從而得到未反應的混合物，使該未反應的混合物與發泡劑、催化劑、定泡劑和其它必要添加劑如顏料、阻燃劑和填料混合，注射所形成的混合物使之發泡與交聯。多元醇與有機異氰酸酯與氣體如惰性氣體或空氣預混合。含有多元醇與有機異氰酸酯的未反應的混合物于-10～250℃下老化12—72小時。
文檔編號C08G101/00GK1039428SQ8910492
公開日1990年2月7日 申請日期1989年7月20日 優先權日1988年7月20日
發明者熊坂貞男, 多田鄉見, 香月利, 藤井修, 久我茂夫 申請人:株式會社人類工業