CN101357979A - 一种耐低温lng保温材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐低温LNG保温材料及其制备方法，该材料是由混合多元醇为60－97％，催化剂为0.1－2％，匀泡剂为0.5－10％，发泡剂为2－15％，阻燃剂为2－15％，扩链剂为0.1－5％组成的A组分；再与异氰酸酯类的B组分反应制备而获得。该材料可以在－220℃以上的低温下长期使用，具有良好的保冷和机械性能，可适应300℃以上温差范围急速变化，具有高阻燃性，导热系数小，能有效防止超低温液体的热损耗，为环保节能，无污染的高性能保温、保冷材料。

Description

一种耐低温LNG保温材料及其制备方法

技术领域

本发明属于材料领域，更具体地说，涉及一种耐超低绝热保温材料及其制备方法。该材料可应用于液化天然气、液氮、液氧等超低温物质的储存，运输等领域。

背景技术

耐超低温硬质聚氨酯泡沫保温材料，是近年来在国内外研究与应用关注较热的新型材料，在航天，能源，食品，医疗等方面有着巨大的需求，尤其是在LNG保温材料领域；该材料要求耐超低温性和阻燃性；能有效防止超低温液体的热损耗。近年来，虽然国内外在这方面已进行了不少的研究，也取得了一定的进展和成果，但是仍然存在一些技术上的问题。例如，现有专利[ZL03132987.X]，存在从低温状态到室温或更高温度的耐急剧温度变化范围小，易造成泡孔破裂导热系数增大，材料使用寿命缩短的缺陷；而专利[200310109202]，虽然是以多元胺为起始剂的聚醚多元醇，在耐低温性和力学性能上得到了一定的改进，但在低温与高温相互转变时(热交变)，材料的收缩与膨胀过程对材料的结构造成严重的破坏，导致性能下降。

发明内容

本发明的目的是针对上述的现有技术所存在的缺陷，利用分子设计的基本原理，根据环境的要求和工艺情况，发明了一种耐低温LNG保温材料及其制备方法。

为了达到上述的目的，本发明的技术方案是：一种耐低温LNG保温材料，由混合多元醇，催化剂，匀泡剂，发泡剂，阻燃剂，扩链剂组成的A组分；再与异氰酸酯类的B组分反应，其中A组分的各个组分质量百分比为：

混合多元醇  60-97％，

发泡剂      2-15％，

匀泡剂      0.5-10％，

阻燃剂      2-15％，

催化剂      0.1-2％，

扩链剂      0.1-5％。

上所述的混合多元醇是指聚醚多元醇，混合多元醇的组合物，具体比例为苯胺为起始剂聚醚多元醇占混合多元醇总质量的1/2，山梨糖醇为起始剂及蔗糖为起始剂的聚醚多元醇各占混合多元醇总质量的1/4。

上所述的发泡剂是一种氢化氯氟化碳系化合物。

上所述的匀泡剂为硅烷类化合物。

上所述的阻燃剂为磷类化合物。

上所述的催化剂为有机锡与胺类的混合物。

上所述的扩链剂为小分子二元醇类物质。

上所述异氰酸酯为含端-NCO基团的物质中的至少一种，其分子结构式特征为：OCN-R-NCO，式中R为小分子或大分子链段，其用量是按其官能团NCO与上述混合多元醇中的-OH官能团按摩尔量计算，其比例范围在1.0-2.0之间。

为了达到上述的目的，本发明的另一个技术方案是：一种耐低温LNG保温材料制备方法，其制备步骤为：

步骤1、制备A组分，将组成A组分的混合多元醇，催化剂、发泡剂、、匀泡剂、发泡剂、阻燃剂、扩链剂，按其质量百分比配方后进行混合均匀，注入到发泡机A罐里贮藏待用；

步骤2、制备B组分，选配符合摩尔比要求的异氰酸酯(OCN-R-NCO)注入到发泡机B罐里贮藏待用；

步骤3、材料的制备，先启动发泡机，再将A，B两个混合组分放在枪头中充分混合，最后注入尺寸，大小，形状一定的模具内发泡成型。

本发明的一种耐低温LNG保温材料及其制备方法的有益效果主要体现在：

1、导热系数降低到了0.015w/m.k以下；

2、抗压强度达到了10Mpa；

3、可以在-220℃低温以上长期使用；

4、泡孔均匀，大小在90-150μm；

5、在300℃温度差变化下，材料力学性能保持不变。

本发明的耐低温LNG保温材料具有耐超低温机械性能(适应宽温度范围急速变化)，阻燃性能好，导热系数低，能有效防止管线和罐体内等超低温液体的热损耗。可广泛应用于航天，能源，食品，医疗等方面。

具体实施方式

实施例1：

一、配比：

A组分：配合物的比例如下：

1、混合多元醇                   73％，

2、发泡剂                       2％，

3、硅烷类的匀泡剂               3％，

4、含磷类的阻燃剂               15％，

5、混合催化剂                   2％，

6、扩链剂                       5％；

B组分：异氰酸酯(MDI)       N CO/OH摩尔比例为1.05∶1。

二、制备：

将以上1至6各组分混合均匀存于发泡机A料罐内；将异氰酸酯(MDI)存于发泡机B料罐内；将上述诸物质发泡机混合均匀后在40度的模具内模压成型。

其有益效果：除在-220℃低温以上，300℃温差变化下，长期使用力学性能保持不变外，且发泡速度快，力学性能较高压缩强度可达38Mpa，导热系数为0.015w/m.k，泡孔平均大小为150μm。

实施例2：

一、配比：

A组分：配合物的比例如下：

1、混合多元醇                   81％，

2、发泡剂                       2％，

3、硅烷类的匀泡剂               10％，

4、含磷类的阻燃剂               5％，

5、混合催化剂                   0.5％，

6、扩链剂                       1.5％。

B组分：异氰酸酯(MDI)       NCO/OH摩尔比例为1∶1。

二、制备方法同实施例1。

其有益效果：除在-220℃低温以上，300℃温差变化下，长期使用力学性能保持不变外，压缩强度可达25Mpa，导热系数为0.011w/m.k，泡孔平均大小为90μm 。

实施例3：

一、配比：

A组分：配合物的比例如下：

1、混合多元醇                   97％，

2、发泡剂                       1.3％，

3、硅烷类的匀泡剂               0.5％，

4、含磷类的阻燃剂               1％，

5、混合催化剂                   0.1％，

6、扩链剂                       0.1％。

B组分：异氰酸酯(MDI)       NCO/OH比例为1.05∶1。

二、制备方法同实施例1。

其有益效果：除在-220℃低温以上，300℃温差变化下，长期使用力学性能保持不变外，力学、导热综合性能较好，压缩强度可达30Mpa且导热系数为0.012w/m.k，泡孔平均大小为110μm。

实施例4：

一、配比：

A组分：配合物的比例如下：

1、混合多元醇                   76％，

2、发泡剂                       15％，

3、硅烷类的匀泡剂               2％，

4、含磷类的阻燃剂               10％，

5、混合催化剂                   0.5％，

6、扩链剂                       1.5％。

B组分：异氰酸酯(MDI)       NCO/OH比例为2∶1。

二、制备方法同实施例1。

其有益效果：除在-220℃低温以上，300℃温差变化下，长期使用力学性能保持不变外，导热系数小仅为0.010w/m.k，泡孔平均大小为130μm，压缩强度为10Mpa。

实施例5：

一、配比：

A组分：配合物的比例如下：

1、混合多元醇                   60％，

2、发泡剂                       15％，

3、硅烷类的匀泡剂               4％，

4、含磷类的阻燃剂               15％，

5、混合催化剂                   0.5％，

6、扩链剂                       1.5％。

B组分：异氰酸酯(MDI)       NCO/OH比例为1.1∶1。

二、制备方法同实施例1。

其有益效果：除在-220℃低温以上，300℃温差变化下，长期使用力学性能保持不变外，导热系数小仅为0.011w/m℃，泡孔平均大小为150μm，压缩强度为15Mpa，且-200℃低温下的抗冲击性能好，不易脆裂。

所述实施例仅用于说明本技术方案，并不用于限制本发明。

Claims (9)

1.一种耐低温LNG保温材料，其特征是：由混合多元醇，催化剂，匀泡剂，发泡剂，阻燃剂，扩链剂组成的A组分，再与异氰酸酯类的B组分反应；其中A组分的组成组分的质量百分比含量为：

混合多元醇  60-97％，

发泡剂  2-15％，

匀泡剂  0.5-10％，

阻燃剂  2-15％，

催化剂  0.1-2％，

扩链剂  0.1-5％。

2、根据权利要求1所述的一种耐低温LNG保温材料，其特征是：所述的混合多元醇是指聚醚多元醇，混合多元醇的组合物，具体比例为苯胺为起始剂聚醚多元醇占混合多元醇总质量的1/2，山梨糖醇及蔗糖为起始剂的聚醚多元醇各占混合多元醇总质量的1/4。

3、根据权利要求1所述的一种耐低温LNG保温材料，其特征是：所述的发泡剂为氢化氯氟化碳系化合物。

4、根据权利要求1所述的一种耐低温LNG保温材料，其特征是：所述的匀泡剂为硅烷类化合物。

5、根据权利要求1所述的一种耐低温LNG保温材料，其特征是：所述的阻燃剂为磷类化合物。

6、根据权利要求1所述的一种耐低温LNG保温材料，其特征是：所述的催化剂为有机锡与胺类的混合物。

7、根据权利要求1所述的一种耐低温LNG保温材料，其特征是：所述的扩链剂为小分子二元醇类物质。

8、根据权利要求1所述的一种耐低温LNG保温材料，其特征是：所述异氰酸酯类的B组分为含端-NCO基团的物质中的至少一种；其分子结构式为：OCN-R-NCO，式中R为小分子或大分子链段；其用量是按其官能团NCO与混合多元醇中的-OH官能团按摩尔量计算，其比例范围在1.0-2.0之间。

9、制备权利要求1所述的一种耐低温LNG保温材料的方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1、制备A组分，将组成A组分的混合多元醇，催化剂、发泡剂、、匀泡剂、发泡剂、阻燃剂、扩链剂，按其质量百分比配方后进行混合均匀，注入到发泡机A罐里贮藏待用；

步骤2、制备B组分，选配符合摩尔比要求的异氰酸酯(OCN-R-NCO)注入到发泡机B罐里贮藏待用；

步骤3、材料的制备，先启动发泡机，再将A，B两个混合组分放在枪头中充分混合，最后注入尺寸，大小，形状一定的模具内发泡成型。