CN102757545A

CN102757545A - 一种保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102757545A
Application number: CN2012102641167A
Authority: CN
Inventors: 杜峰; 项尚林
Original assignee: JIANGSU REFONTECH INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: JIANGSU REFONTECH INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: CN102757545B

Abstract

本发明公开了一种保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料及其制备方法，该功能凝胶材料以聚醚多元醇、环氧树脂、多异氰酸酯、水、反应性阻燃剂、阻燃消烟剂、复合催化剂、泡沫稳定剂、物理发泡剂为原料，通过聚合反应制备得到；该凝胶材料具有阻燃、耐腐蚀、防水、可现场发泡等特点，可用于建筑墙体及冷库、中央空调、石化、冶金等各种管道的保温、保冷等领域。

Description

一种保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料及其制备方法

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种互穿网络结构型保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料及其制备方法。

背景技术

用于建筑外保温的节能材料主要有：聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS及XPS）、岩（矿）棉板、玻璃棉毡以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等。以上各种材料所具有一个共同的特点就是在材料内部都有大量的封闭孔，它们的表观密度都较小，这也是作为保温材料所必备的。岩（矿）棉和玻璃棉有时统称为矿物棉，它们都属于无机材料。岩棉不燃烧，价格较低，在满足保温性能的同时还能够具有一定的隔声效果。但岩棉的质量优劣相差很大，保温性能好的密度低，其抗拉强度也低，耐久性比较差。玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处，但其手感好于岩棉，可改善工人的劳动条件。但它的价格较岩棉为高。聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主要原料，经物理发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小，导热系数小，吸水率低，隔音性能好、机械强度高，而且尺寸精度高，结构均匀。因此在外墙保温中其占有率很高，但施工程序复杂，工程造价高。硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常优越的保温性能，同时其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水汽性能，由于不需要额外的绝缘防潮，简化了施工程序，降低工程造价。聚氨酯保温材料正是在这种情况下引起广人们的高度重视。

现有技术公开了由含磷阻燃剂、聚醚多元醇、多异氰酸酯制得聚氨酯泡沫成品，该聚氨酯泡沫具有既节能保温又防火安全的性能特点。但其所选用磷酸酯类阻燃剂分子量相对较小，具有一定的水溶性和挥发性，因而阻燃效果的持久性、泡沫的强度、耐化学介质性能受到影响。

如何提高保温性能的同时提高阻燃性能、防水、耐化学介质、降低污染是保温性材料发展的关键问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有保温材料耐化学介质差、污染环境等问题，提供一种具有低烟、低毒、难燃、防水、耐化学介质、可现场发泡等优点的保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料，其特征在于该功能凝胶材料是通过以下重量份的组分聚合反应制备得到：

聚醚多元醇100份，环氧树脂5～50份，多异氰酸酯20~70份，水0.5～5份，反应性阻燃剂5～30份，阻燃消烟剂1～10份，复合催化剂0.05～1.0份，泡沫稳定剂0.2～3份，物理发泡剂1～10份。

优选组分配比为：聚醚多元醇100份，环氧树脂10～25份，多异氰酸酯35～60份，水3～4份，反应性阻燃剂20～30份，阻燃消烟剂5～10份，复合催化剂0.5～1.0份，泡沫稳定剂0.2～1份，物理发泡剂1～5份。

所述的聚醚多元醇为羟值为150~500mgKOH/g的聚醚多元醇；环氧树脂为环氧值0.15～0.45的环氧树脂。

所述的多异氰酸酯为NCO/OH的物质的量比为0.60～1.15的多异氰酸酯，优选多亚甲基多苯基多异氰酸酯。

所述复合催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中一种与三乙烯二胺、四乙烯三胺中的一种组成的混合物，两者质量比为1：5～5：1，优选两者质量比为2：5～5：2。

所述的反应性阻燃剂为三溴新戊醇、二溴新戊二醇、一缩二(二溴新戊二醇)、二(1-氯-2-羟丙基)亚磷酸酯、三(聚氧化烯烃)磷酸酯、三(聚氧化烯烃)亚磷酸酯、三(氰化多元醇)磷酸酯二溴戊二醇、溴化季戊四醇、四溴苯酐、三氧化二锑中一种或几种。

所述的阻燃消烟剂为氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌中一种或几种。

所述泡沫稳定剂为聚醚改性有机硅表面活性剂。

所述物理发泡剂为1，1，1，2-四氟乙烷、1，l-二氟乙烷、环戊烷、二氯甲烷、液态二氧化碳中一种。

上述保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料的聚合方法具体包括以下步骤：

将聚醚多元醇，环氧树脂，反应性阻燃剂，阻燃消烟剂，复合催化剂，泡沫稳定剂在室温下搅拌均匀，静置10～60分钟；迅速加入水、物理发泡剂和多异氰酸酯，搅拌3～30秒后，迅速倒入发泡模具进行室温发泡，得到泡沫，将泡沫在室温下熟化1～4小时脱模，得到本发明互穿网络结构型功能凝胶材料。

与现有技术比较本发明的有益效果：

1、该保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料采用反应性阻燃剂与阻燃消烟剂相结合，使之起到阻燃协同作用，本发明功能凝胶材料具有低烟、低毒、难燃等特点，同时阻燃剂难迁移、难挥发、难抽出，显著提高了阻燃作用的持久性。

2、该保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料可在施工现场发泡成型，运输方便，与现有保温材料相比，可以大大减少存储和运输空间。

3、本发明功能凝胶材料配方中使用一定量的聚醚多元醇、多异氰酸酯和环氧树脂通过彼此之间发生化学反应使得该功能凝胶材料形成致密的互穿网络结构，耐水性能显著提高，同时具有较好的耐水性能及耐化学介质性能。

4、该保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料成型工艺简单，投资少，生产效率高，适合建筑墙体保温及冷库、石化、冶金等各种管道的保温保冷等领域。

5、本发明保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料的密度为30～100Kg/m³，热传导系数为0.025W/(m².K)～0.050W/(m².K)，氧指数＞30%，吸水率<5%，耐10%盐酸、10%氢氧化钠和10%氯化钠溶液侵蚀时间均＞72h。

具体实施方式

下面就本发明举例说明，但不是对本发明的限制。

实施例1

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应器中，加入羟值为380gKOH/g的聚醚多元醇100g，环氧值0.3的环氧树脂15g，三溴新戊醇25g，氢氧化镁6g，辛酸亚锡0.2g，三乙烯二胺0.5g，泡沫稳定剂聚醚改性有机硅表面活性剂（南京德美世创化工有限公司，AK8830）0.5g，在室温下搅拌均匀，静置25分钟；迅速加入去离子水3.5g，1，l-二氟乙烷2g，多亚甲基多苯基多异氰酸酯（PAPI）（烟台万华聚氨酯股份有限公司）39g，搅拌8s，立即倒入发泡模具进行发泡；泡沫在室温下熟化2小时脱模，得到互穿网络结构型功能凝胶材料。其性能如下：密度为45Kg/m³，热传导系数为0.03W/(m².K)，氧指数：32%，吸水率：3%，耐10%盐酸溶液侵蚀时间：75h，耐10%氢氧化钠溶液侵蚀时间：78h，耐10%氯化钠溶液侵蚀时间：82h。

实施例2

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应器中，加入羟值为380gKOH/g的聚醚多元醇100g，环氧值0.35的环氧树脂12g，二溴新戊二醇15g，三(聚氧化烯烃)磷酸酯10g，氢氧化镁5g，二月桂酸二丁基锡0.2g，三乙烯二胺0.5g，泡沫稳定剂聚醚改性有机硅表面活性剂0.5g，在室温下搅拌均匀，静置30分钟；迅速加入去离子水3.5g，环戊烷3g，PAPI 45g，搅拌8s，立即倒入发泡模具进行发泡；泡沫在室温下熟化3小时脱模，得到互穿网络结构型功能凝胶材料。其性能如下：密度为60Kg/m³，热传导系数为0.037W/(m².K)，氧指数：31%，耐10%盐酸溶液侵蚀时间：72h，吸水率：4%，耐10%氢氧化钠溶液侵蚀时间：75h，耐10%氯化钠溶液侵蚀时间：81h。

实施例3

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应器中，加入羟值为280gKOH/g的聚醚多元醇100g，环氧值0.19的环氧树脂25g，三溴新戊醇16g，三氧化二锑10g，硼酸锌6g，辛酸亚锡0.3g，三乙烯二胺0.4g，泡沫稳定剂聚醚改性有机硅表面活性剂0.5g，在室温下搅拌均匀，静置25分钟；迅速加入去离子水3.5g，1，l-二氟乙烷2g，PAPI 51g，搅拌15s，立即倒入发泡模具进行发泡；泡沫在室温下熟化2小时脱模，得到互穿网络结构型功能凝胶材料。其性能如下：密度为53Kg/m³，热传导系数为0.036W/(m².K)，氧指数：33%，吸水率：3.6%，耐10%盐酸溶液侵蚀时间：76h，耐10%氢氧化钠溶液侵蚀时间：80h，耐10%氯化钠溶液侵蚀时间：85h。

实施例4

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应器中，加入羟值为470gKOH/g的聚醚多元醇100g，环氧值0.33的环氧树脂15g，四溴苯酐25g，氢氧化铝6g，辛酸亚锡0.5g，四乙烯三胺0.2g，泡沫稳定剂聚醚改性有机硅表面活性剂0.5g，在室温下搅拌均匀，静置25分钟；迅速加入去离子水3.5g，1，l-二氟乙烷5g，PAPI 58g，搅拌8s，立即倒入发泡模具进行发泡；泡沫在室温下熟化2小时脱模，得到互穿网络结构型功能凝胶材料。其性能如下：密度为45Kg/m³，热传导系数为0.03W/(m².K)，氧指数：32%，吸水率：4.2%，耐10%盐酸溶液侵蚀时间：75h，耐10%氢氧化钠溶液侵蚀时间：78h，耐10%氯化钠溶液侵蚀时间：82h。

实施例5

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应器中，加入羟值为400gKOH/g的聚醚多元醇100g，环氧值0.38的环氧树脂25g，二(1-氯-2-羟丙基)亚磷酸酯25g，氢氧化镁6g，二月桂酸二丁基锡0.4g，四乙烯三胺0.4g，泡沫稳定剂聚醚改性有机硅表面活性剂0.7g，在室温下搅拌均匀，静置25分钟；迅速加入去离子水3.8g，二氟乙烷3g，PAPI 60g，搅拌12s，立即倒入发泡模具进行发泡；泡沫在室温下熟化2小时脱模，得到互穿网络结构型功能凝胶材料。其性能如下：密度为45Kg/m³，热传导系数为0.03W/(m².K)，氧指数：32%，吸水率：2.8%，耐10%盐酸溶液侵蚀时间：79h，耐10%氢氧化钠溶液侵蚀时间：82h，耐10%氯化钠溶液侵蚀时间：90h。

上述实施例中密度测定按照GB/T 6343-2009泡沫塑料及橡胶表观密度的测定方法。

热传导系数测定按照GB/T 10297-1998，非金属固体材料导热系数的测定热线法。

氧指数测定按照GBT 2406.2-2009塑料用氧指数法测定燃烧行为第2部分：室温试验。

吸水率测定按照GBT 8810-2005硬质泡沫塑料吸水率的测定方法。

耐10%盐酸溶液侵蚀时间测定具体步骤为：将功能凝胶材料浸入浓度为10%盐酸溶液中，至发现该功能凝胶材料发生开裂、塌陷等破坏现象，则终止实验并记录侵蚀时间。

耐10%氢氧化钠溶液侵蚀时间测定具体步骤为：将功能凝胶材料浸入浓度为10%氢氧化钠溶液中，至发现该功能凝胶材料发生开裂、塌陷等破坏现象，则终止实验并记录侵蚀时间。

耐10%氯化钠溶液侵蚀时间测定具体步骤为：将功能凝胶材料浸入浓度为10%氯化钠溶液中，至发现该功能凝胶材料发生开裂、塌陷等破坏现象，则终止实验并记录侵蚀时间。

Claims

1.一种保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料，其特征在于该功能凝胶材料通过以下重量份的组分聚合反应制备得到：

聚醚多元醇100份，环氧树脂5～50份，多异氰酸酯20～70份，水0.5～5份，反应性阻燃剂5～30份，阻燃消烟剂1～10份，复合催化剂0.05～1.0份，泡沫稳定剂0.2～3份，物理发泡剂1～10份。

2.根据权利要求1所述的保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料，其特征在于该功能凝胶材料通过以下重量份的组分聚合反应制备得到：

聚醚多元醇100份，环氧树脂10～25份，多异氰酸酯35～60份，水3～4份，反应性阻燃剂20～30份，阻燃消烟剂5～10份，复合催化剂0.5～1.0份，泡沫稳定剂0.2～1份，物理发泡剂1～5份。

3.根据权利要求1或2所述的保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料，其特征在于所述的聚醚多元醇为羟值为150～500mgKOH/g的聚醚多元醇；环氧树脂为环氧值0.15～0.45的环氧树脂。

4.根据权利要求1或2所述的保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料，其特征在于所述的多异氰酸酯为NCO/OH的物质的量比为0.60～1.15的多异氰酸酯，优选多亚甲基多苯基多异氰酸酯。

5.根据权利要求1或2所述的保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料，其特征在于所述复合催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中一种与三乙烯二胺、四乙烯三胺中的一种组成的混合物，两者质量比为1：5～5：1。

6.根据权利要求1或2所述的保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料，其特征在于所述的反应性阻燃剂为三溴新戊醇、二溴新戊二醇、一缩二(二溴新戊二醇)、二(1-氯-2-羟丙基)亚磷酸酯、三(聚氧化烯烃)磷酸酯、三(聚氧化烯烃)亚磷酸酯、三(氰化多元醇)磷酸酯二溴戊二醇、溴化季戊四醇、四溴苯酐、三氧化二锑中一种或几种。

7.根据权利要求1或2所述的保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料，其特征在于所述的阻燃消烟剂为氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌中一种或几种。

8.根据权利要求1或2所述的保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料，其特征在于所述泡沫稳定剂为聚醚改性有机硅表面活性剂。

9.根据权利要求1或2所述的保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料，其特征在于所述物理发泡剂为1，1，1，2-四氟乙烷、1，l-二氟乙烷、环戊烷、二氯甲烷、液态二氧化碳中一种。

10.一种权利要求1所述的保温阻燃防水耐腐蚀功能凝胶材料的聚合方法，其特征在于该方法具体包括以下步骤：

将聚醚多元醇，环氧树脂，反应性阻燃剂，阻燃消烟剂，复合催化剂，泡沫稳定剂在室温下搅拌均匀，静置10～60分钟；迅速加入水、物理发泡剂和多异氰酸酯，搅拌3～30秒后，迅速倒入发泡模具进行室温发泡，得到泡沫，将泡沫在室温下熟化1～4小时脱模，得到功能凝胶材料。