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無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇及其制備方法和無土栽培聚氨酯泡沫及其制備方法

閱讀：881發(fā)布：2020-05-14

專利匯可以提供無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇及其制備方法和無土栽培聚氨酯泡沫及其制備方法專利檢索，專利查詢，專利分析的服務。并且本 發(fā)明 涉及聚 氨 酯技術領域，具體涉及一種 無土栽培 聚氨酯 泡沫 用聚醚多元醇及其制備方法和無土栽培聚氨酯泡沫及其制備方法。所述的無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇，羥值為48.0-52.0mgKOH/g，官能度2-3；采用復合起始劑與環(huán) 氧 丙烷、環(huán)氧乙烷在催化劑的作用下共聚而成；所述復合起始劑為丙二醇、二乙二醇中的一種與甘油按摩爾比1:4-3:2混合；所述的無土栽培聚氨酯泡沫包括無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇。本發(fā)明的無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇具有優(yōu)異的親 水 性能；其制備的無土栽培聚氨酯泡沫，開孔率高，回彈性高， 穩(wěn)定性 好，吸水及保水性能優(yōu)異；本發(fā)明還提供兩者的制備方法。，下面是無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇及其制備方法和無土栽培聚氨酯泡沫及其制備方法專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇，其特征在于：羥值為48.0-52.0mgKOH/g，官能度2-3；采用復合起始劑與環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷在催化劑的作用下共聚而成；所述復合起始劑為丙二醇、二乙二醇中的一種與甘油按摩爾比1:4-3:2混合。
2.根據(jù)權利要求1所述的無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇，其特征在于：以質(zhì)量百分數(shù)計，各原料用量如下：
3.根據(jù)權利要求1所述的無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇，其特征在于：催化劑為磷腈類催化劑或KOH。
4.一種權利要求1-3任一項所述的無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
(1)將復合起始劑和催化劑加入到高壓反應釜中，氮氣置換至氧含量≤50ppm，升溫至
80-100℃，保持真空度小于-0.095MPa，抽真空脫水0.5-2h；
(2)在78-82℃溫度下，連續(xù)加入聚醚多元醇設計質(zhì)量4-5％的環(huán)氧丙烷進行反應，加料完畢后升溫至108-112℃，再連續(xù)加入環(huán)氧乙烷進行聚合，加料完畢后繼續(xù)老化反應1-2h；
然后連續(xù)加入剩余環(huán)氧丙烷進行聚合，加料完畢后老化反應1-2h，抽真空0.5-1h；
(3)最后降溫至80-90℃，加入磷酸、水和吸附劑進行后處理，抽濾，得到無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇。
5.一種權利要求1-3任一項所述的無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇所制備的無土栽培聚氨酯泡沫，其特征在于：由A組分和B組分制成；
A組分為預聚體，由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成：
聚醚多元醇1??50-70份，
聚醚多元醇2??30-50份，
異氰酸酯?????46-74份；
B組分由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成：
A組分和B組分的混合質(zhì)量比為146:170-233:157；
所述聚醚多元醇1為無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇；
聚醚多元醇2為3官能度、300分子量的聚醚多元醇。
6.根據(jù)權利要求5所述的無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇所制備的無土栽培聚氨酯泡沫，其特征在于：異氰酸酯為甲苯-2,4-二異氰酸酯。
7.根據(jù)權利要求5所述的無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇所制備的無土栽培聚氨酯泡沫，其特征在于：交聯(lián)劑為二乙醇胺或二乙烯三胺。
8.根據(jù)權利要求5所述的無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇所制備的無土栽培聚氨酯泡沫，其特征在于：催化劑為A33與T12的混合物。
9.根據(jù)權利要求5所述的無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇所制備的無土栽培聚氨酯泡沫，其特征在于：勻泡劑為有機硅勻泡劑L580，開孔劑為INOVOLS1900。
10.一種權利要求5所述的無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇所制備的無土栽培聚氨酯泡沫的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
(1)A組分：將聚醚多元醇1和聚醚多元醇2混合脫水后，加入異氰酸酯，在80-85℃下反應2-3h，冷卻至室溫備用；
(2)B組分：將植物纖維、水、交聯(lián)劑、催化劑、勻泡劑和開孔劑在室溫下混合均勻，即得B組分；
(3)將A組分和B組分混合后倒入模具中，在35-40℃溫度下靜置20-30min，然后脫模，即得無土栽培聚氨酯泡沫。

說明書全文

無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇及其制備方法和無土栽培

聚氨酯泡沫及其制備方法

技術領域

[0001] 本發(fā)明涉及聚氨酯技術領域，具體涉及一種無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇及其制備方法和無土栽培聚氨酯泡沫及其制備方法。

背景技術

[0002] 無土栽培作為農(nóng)業(yè)的高新技術，把傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)帶入一個作物栽培自動化管理現(xiàn)代化的全新領域，不僅在生產(chǎn)上可降低成本，節(jié)約肥料水及勞力，簡化工序，而且達到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效的目的，使得作物栽培向著工廠化、現(xiàn)代化發(fā)展。目前，無土栽培常用的固體基質(zhì)材料主要有巖棉蛭石、砂子、煤渣及經(jīng)過處理的有機基材等。傳統(tǒng)的聚氨酯泡沫是由聚合物多元醇與異氰酸酯等反應合成而得，泡沫結(jié)構單元一般多呈疏水性，泡沫整體對水的親合力差，不能用于無土栽培基材。
[0003] 聚氨酯泡沫的合成中，可以通過調(diào)整配方比例來控制泡沫的吸水量，控制泡沫在使用中的固、氣、水的組成比例，以滿足不同作物根系生長的要求。親水吸水性聚氨酯泡沫作為無土栽培的基材，具有重量輕、基材組成可根據(jù)不同作物要求進行調(diào)整及可制成各種形狀等獨特的優(yōu)點。但是，現(xiàn)有的親水吸水性聚氨酯泡沫的吸水與保水性能有限，限制了其在植物無土栽培領域的應用。而聚醚多元醇是聚氨酯泡沫的主要原料之一，通過改進聚醚多元醇的結(jié)構特征，在聚氨酯泡沫體系中引入大量的親水基團成為有效的手段。

發(fā)明內(nèi)容

[0004] 針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇，采用復合起始劑，并通過控制環(huán)氧烷烴比例及聚合方式來設計聚醚多元醇的分子結(jié)構，制備的聚醚多元醇具有優(yōu)異的親水性能；本發(fā)明還提供其制備方法；本發(fā)明還提供一種無土栽培聚氨酯泡沫，開孔率高，回彈性高，穩(wěn)定性好，吸水及保水性能優(yōu)異，最高保水率達到700％；本發(fā)明還提供其制備方法。
[0005] 本發(fā)明所述的無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇，羥值為48.0-52.0mgKOH/g，官能度2-3；采用復合起始劑與環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷在催化劑的作用下共聚而成；所述復合起始劑為丙二醇、二乙二醇中的一種與甘油按摩爾比1:4-3:2混合。
[0006] 以質(zhì)量百分數(shù)計，各原料用量如下：
[0007]
[0008]
[0009] 催化劑為磷腈類催化劑或KOH。
[0010] 本發(fā)明所述的無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇的制備方法，包括以下步驟：
[0011] (1)將復合起始劑和催化劑加入到高壓反應釜中，氮氣置換至氧含量≤50ppm，升溫至80-100℃，保持真空度小于-0.095MPa，抽真空脫水0.5-2h；
[0012] (2)在78-82℃溫度下，連續(xù)加入聚醚多元醇設計質(zhì)量4-5％的環(huán)氧丙烷進行反應，加料完畢后升溫至108-112℃，再連續(xù)加入環(huán)氧乙烷進行聚合，加料完畢后繼續(xù)老化反應1-2h；然后連續(xù)加入剩余環(huán)氧丙烷進行聚合，加料完畢后老化反應1-2h，抽真空0.5-1h；
[0013] (3)最后降溫至80-90℃，加入磷酸、水和吸附劑進行后處理，抽濾，得到無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇。
[0014] 本發(fā)明所述的無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇所制備的無土栽培聚氨酯泡沫，由A組分和B組分制成；
[0015] A組分為預聚體，由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成：
[0016] 聚醚多元醇1??????50-70份，
[0017] 聚醚多元醇2??????30-50份，
[0018] 異氰酸酯?????????46-74份；
[0019] B組分由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成：
[0020]
[0021] A組分和B組分的混合質(zhì)量比為146:170-233:157；
[0022] 所述聚醚多元醇1為無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇；
[0023] 聚醚多元醇2為3官能度、分子量300的聚醚多元醇，優(yōu)選為INOVOL?C303，由山東一諾威新材料有限公司生產(chǎn)。
[0024] 異氰酸酯為甲苯-2,4-二異氰酸酯(TDI)，優(yōu)選為T80，由巴斯夫生產(chǎn)。
[0025] 植物纖維為山東大廣新材料有限公司市售產(chǎn)品。
[0026] 交聯(lián)劑為二乙醇胺或二乙烯三胺，優(yōu)選為二乙醇胺。
[0027] 催化劑為A33與T12的混合物，A33由空氣化工公司生產(chǎn)，T12由空氣化工公司生產(chǎn)。
[0028] 勻泡劑為有機硅勻泡劑L580，由邁圖公司生產(chǎn)。
[0029] 開孔劑為INOVOLS1900。
[0030] 本發(fā)明所述的無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇所制備的無土栽培聚氨酯泡沫的制備方法，包括以下步驟：
[0031] (1)A組分：將聚醚多元醇1和聚醚多元醇2混合脫水后，加入異氰酸酯，在80-85℃下反應2-3h，冷卻至室溫備用；
[0032] (2)B組分：將植物纖維、水、交聯(lián)劑、催化劑、勻泡劑和開孔劑在室溫下混合均勻，即得B組分；
[0033] (3)將A組分和B組分混合后倒入模具中，在35-40℃溫度下靜置20-30min，然后脫模，即得無土栽培聚氨酯泡沫。
[0034] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有以下有益效果：
[0035] (1)本發(fā)明采用復合起始劑，并通過控制環(huán)氧烷烴比例及聚合方式來設計聚醚多元醇的分子結(jié)構，制備的聚醚多元醇具有優(yōu)異的親水性能；
[0036] (2)本發(fā)明制備的無土栽培聚氨酯泡沫，吸水及保水性能優(yōu)異，最高保水率達到700％，開孔率高，回彈性高，穩(wěn)定性優(yōu)異。

具體實施方式

[0037] 以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不僅限于此，該領域?qū)I(yè)人員對本發(fā)明技術方案所作的改變，均應屬于本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0038] 實施例和對比例中用到的所有原料除特殊說明外，均為市購。
[0039] 實施例1
[0040] 按以下方法制備無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇：
[0041] (1)將丙二醇212g和甘油736g，磷腈催化劑34g加入到高壓反應釜中，氮氣置換至氧含量≤50ppm，升溫至80℃，保持真空度-0.095MPa抽真空脫水0.5h；
[0042] (2)在高壓反應釜中連續(xù)加入1700g環(huán)氧丙烷進行反應，控制聚合反應溫度為80±2℃，加料完成后升溫到110±2℃，再連續(xù)加入25500g環(huán)氧乙烷進行聚合，加料完成后繼續(xù)老化反應2h；然后連續(xù)加入環(huán)氧丙烷5852g進行聚合，加料完成后繼續(xù)老化反應1h，抽真空
0.5h；
[0043] (3)將反應釜內(nèi)物料溫度降到80℃，加入磷酸85g、水1190g和吸附劑51g進行后處理，抽濾，得到目標聚醚多元醇1(羥值48.1mg?KOH/g)，即無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇。
[0044] 實施例2
[0045] 按以下方法制備無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇：
[0046] (1)將二乙二醇424g和甘油552g，催化劑KOH75g加入到高壓反應釜中，氮氣置換至氧含量≤50ppm，升溫至80℃，保持真空度-0.095MPa抽真空脫水0.5h；
[0047] (2)在高壓反應釜中連續(xù)加入1500g環(huán)氧丙烷進行反應，控制聚合反應溫度為80±2℃，加料完成后升溫到110±2℃，再連續(xù)加入24000g環(huán)氧乙烷進行聚合，加料完成后繼續(xù)老化反應2h；然后連續(xù)加入環(huán)氧丙烷3524g進行聚合，加料完成后繼續(xù)老化反應1h，抽真空
0.5h；
[0048] (3)將反應釜內(nèi)物料溫度降到80℃，加入磷酸177.3g、水1050g和吸附劑45g進行后處理，抽濾，得到目標聚醚多元醇1(羥值50.4mg?KOH/g)，即無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇。
[0049] 實施例3
[0050] 按以下方法制備無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇：
[0051] (1)將二乙二醇456g和甘油368g，催化劑KOH?67.5g加入到高壓反應釜中，氮氣置換至氧含量≤50ppm，升溫至80℃，保持真空度-0.095MPa抽真空脫水0.5h；
[0052] (2)在高壓反應釜中連續(xù)加入1350g環(huán)氧丙烷進行反應，控制聚合反應溫度為80±2℃，加料完成后升溫到110±2℃，再連續(xù)加入22950g環(huán)氧乙烷進行聚合，加料完成后繼續(xù)老化反應2h；然后連續(xù)加入環(huán)氧丙烷1876g進行聚合，加料完成后繼續(xù)老化反應1h，抽真空
0.5h；
[0053] (3)將反應釜內(nèi)物料溫度降到80℃，加入磷酸159.6g、水945g和吸附劑40.5g進行后處理，抽濾，得到目標聚醚多元醇1(羥值52.2mg?KOH/g)，即無土栽培聚氨酯泡沫用聚醚多元醇。
[0054] 實施例4-9
[0055] 實施例4-6的原料組成如表1所示，實施例7-9的原料組成如表2所示；其中實施例4和實施例7采用實施例1制得的聚醚多元醇1；實施例5和實施例8采用實施例2制得的聚醚多元醇1；實施例6和實施例9采用實施例3制得的聚醚多元醇1。
[0056] 實施例4-9按以下方法制備無土栽培聚氨酯泡沫：
[0057] (1)A組分：將聚醚多元醇1和聚醚多元醇2混合脫水后，加入異氰酸酯，在82±2℃下反應2h，冷卻至室溫備用；
[0058] (2)B組分：將植物纖維、水、交聯(lián)劑、催化劑、勻泡劑和開孔劑在室溫下混合均勻，即得B組分；
[0059] (3)將A組分和B組分混合后倒入模具中，在40℃溫度下靜置30min，然后脫模，即得無土栽培聚氨酯泡沫。
[0060] 對比例1-2
[0061] 對比例1的原料組成如表1所示，對比例2的原料組成如表2所示。
[0062] 對比例1-2按以下方法制備無土栽培聚氨酯泡沫：
[0063] (1)A組分：將聚醚多元醇2脫水后，加入異氰酸酯，在82±2℃下反應2h，冷卻至室溫備用；
[0064] (2)B組分：將植物纖維、水、交聯(lián)劑、催化劑、勻泡劑和開孔劑在室溫下混合均勻，即得B組分；
[0065] (3)將A組分和B組分混合后倒入模具中，在40℃溫度下靜置30min，然后脫模，即得無土栽培聚氨酯泡沫。
[0066] 對實施例4-9和對比例1-2制備的無土栽培聚氨酯泡沫進行性能測試，測試方法如下：
[0067] (1)密度：用分析天平稱量尺寸300mm×300mm×500mm的干態(tài)泡沫樣品的質(zhì)量，然后計算出泡沫密度；
[0068] (2)吸水率：依據(jù)GB/T?8810-2005測定；
[0069] (3)保水性：將浸水飽和的泡沫樣品在25℃，每隔24小時取出計算保水性(吸水材料中被保持的水的質(zhì)量與泡沫材料原始質(zhì)量的比率)。
[0070] 實施例4-9和對比例1-2制備的無土栽培聚氨酯泡沫的性能測試結(jié)果如表1和表2所示。
[0071] 表1實施例4-6和對比例1制備的無土栽培聚氨酯泡沫原料組成和性能測試結(jié)果[0072]
[0073]
[0074] 表2實施例7-9和對比例2制備的無土栽培聚氨酯泡沫原料組成和性能測試結(jié)果[0075]
[0076] 由表1、表2可以看出，實施例4-9與對比例1-2相比，在泡沫密度相當?shù)臈l件下，本發(fā)明在聚氨酯泡沫配方中加入聚醚多元醇1，泡沫的開孔率明顯提高，吸水率和保水率也大大提高，親水、保水性能優(yōu)異。
[0077] 此外，從實施例4-9可以看出，隨著聚醚多元醇1羥值的升高，聚氨酯泡沫的吸水、保水性能提高；另一方面，隨著聚醚多元醇1在配方體系中的占比上升，聚氨酯泡沫材料的吸水保水性能同步提升，說明聚醚多元醇1能夠有效提高泡沫材料的吸水保水性，同時也證明本發(fā)明提供的無土栽培聚氨酯泡沫制備方法能夠制備吸水保水性優(yōu)良的泡沫。
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