CN102911339B - 制备平板太阳能集热器用耐高温阻燃聚氨酯泡沫的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备平板太阳能集热器用耐高温阻燃聚氨酯泡沫的方法，属于平板太阳能集热器聚氨酯保温技术领域，所述的耐高温阻燃聚氨酯保温材料由A组分和B组分反应而成，环境温度为15～35℃，环境湿度为10%～70%；该发明制备的聚氨酯泡沫塑料在平板太阳能热水器上应用良好，聚氨酯泡沫塑料能够耐120～180℃高温，泡沫阻燃氧指数23以上，解决一般聚氨酯材料不耐高温、易燃烧等问题。在高温使用环境中不存在阻燃剂迁移现象，不会对集热管等部件产生腐蚀，阻燃性能保持持久。该泡沫良好的耐热与阻燃性能，不仅提供良好的隔热保温性能，提高热水器热利用效率，也使平板太阳能集热器与建筑更安全更方便的实现一体化。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备平板太阳能集热器用耐高温阻燃聚氨酯泡沫的方法，属于平板太阳能集热器聚氨酯保温技术领域。
背景技术
平板型太阳能集热器主要由吸热板芯、透明盖板、隔热保温层和外壳等几部分组成。目前，用于平板型太阳能集热器的保温材料形式多样，仍以玻璃棉或岩棉居多，也有采用聚氨酯或酚醛与玻璃棉或岩棉混合的形式，但是由于玻璃棉或岩棉这类材料具有导热系数高、材料内部紧密性差、易吸潮、韧性差等缺点，使得平板太阳能集热器的整体保温效率低下，使用寿命较短。同时，这类材料属于无机纤维类，加工和组装过程都会产生一些致皮肤过敏类物质，其漂浮物对环境和人体健康都会造成一定伤害。
硬质聚氨酯泡沫塑料作为较好的保温材料具有绝热效果好、重量轻、比强度大、施工方便等优良特性，同时还具有隔音、防震、一定弹性等特点，广泛用于冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等隔热保温领域。可以通过一次整体发泡工艺将聚氨酯泡沫塑料衬于吸热板芯底层，提高平板太阳能集热器的集热效率。但由于在光照强烈时吸热板芯的温度能够高达120～170℃，对保温材料的耐热性和阻燃性有一定要求，因而单独使用普通的聚氨酯材料不能更好的满足要求。
发明内容
根据现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种制备平板太阳能集热器用耐高温阻燃聚氨酯泡沫的方法，保温效果好，单独使用时也能满足平板太阳能集热器的保温要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种制备平板太阳能集热器用耐高温阻燃聚氨酯泡沫的方法，其特征在于包括以下步骤：
所述的耐高温阻燃聚氨酯保温材料由A组分和B组分反应而成，环境温度为15～35℃，环境湿度为10%～70%；
所述的A组分为组合聚醚多元醇，由聚醚多元醇30～40质量份、苯酐聚酯多元醇30～40质量份和阻燃多元醇20～40质量份，多元醇共计100份，复合催化剂2～5质量份、泡沫稳定剂为2～5质量份、发泡剂10～30质量份和水0～3质量份，搅拌混合而成；
所述B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
所述聚醚多元醇为蔗糖型聚醚多元醇与山梨醇型聚醚多元醇以质量比0.5:1～1:0.5组成。
所述的蔗糖型聚醚多元醇官能度为4.3～5.5，羟值为350～500mgKOH/g。更优选的蔗糖型聚醚多元醇官能度为4.5～5.0，羟值为400～4500mgKOH/g。
所述的山梨醇型聚醚多元醇官能度为4.5～6.0，羟值为350～550mgKOH/g。更优选的山梨醇型聚醚多元醇官能度为5.0～5.5，羟值为430～480mgKOH/g。
所述的苯酐聚酯多元醇为邻苯二甲酐、季戊四醇、二甘醇经催化反应而成，粘度为2000～4000mPa.s（25℃），羟值300～400mgKOH/g。
所述的阻燃多元醇是以四溴苯酐、乙二醇、三溴苯胺混合物为起始剂，环氧丙烷为聚合单体制备而成，粘度为2000～5000mPa.s，羟值为300～400gKOH/g。更优选3000～4000mPa.s，羟值330～380mgKOH/g。
泡沫稳定剂没有特别限定，一般为硅氧烷类泡沫稳定剂，要求能够使泡沫泡孔细致均匀且赋予泡沫较好闭孔率，在本发明中选用AK-8805、AK-8806、AK-8808、AK-8830中的一种或几种。添加量为2～5质量份。AK-8805、AK-8806、AK-8808、AK-8830均为江苏美思德化学股份有限公司生产。
所述的复合催化剂是三乙烯二胺、N’N-二甲基环己胺、油酸钾、三乙醇胺和季铵盐中的一种或几种。
所述的多亚甲基多苯基多异氰酸酯中异氰酸酯基质量分数为30.0%～32.0%，密度/25℃：1.220～1.250g/cm3，黏度/25℃：100～400mPa·S。多亚甲基多苯基多异氰酸酯(简称PAPI)。PAPI一般为棕色液体。
所述的A组分和B组分以质量比1:1.0～1:2.0。
发泡剂为聚氨酯常规发泡剂，如环戊烷、异戊烷、HCFC-141b、HFC-245fa和HFC-365mfc中的一种或几种。
本发明的有益效果是：该发明制备的聚氨酯泡沫塑料在平板太阳能热水器上应用良好，聚氨酯泡沫塑料能够耐120～180℃高温，泡沫阻燃氧指数23以上，解决一般聚氨酯材料不耐高温、易燃烧等问题。泡沫中采用阻燃聚醚多元醇，在高温使用环境中不存在阻燃剂迁移现象，不会对集热管等部件产生腐蚀，阻燃性能保持持久。该泡沫良好的耐热与阻燃性能，不仅提供良好的隔热保温性能，提高热水器热利用效率，也使平板太阳能集热器与建筑更安全更方便的实现一体化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述：
实施例1
所述的耐高温阻燃聚氨酯保温材料由A组分和B组分反应而成，环境温度为15～20℃，环境湿度为10%～20%；
所述的A组分为组合聚醚多元醇，由聚醚多元醇30质量份、苯酐聚酯多元醇40质量份和阻燃多元醇30质量份，多元醇共计100份，复合催化剂2质量份、泡沫稳定剂为5质量份和发泡剂HCFC-141b为19质量份，搅拌混合而成；
所述B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
其中聚醚多元醇为蔗糖型聚醚多元醇与山梨醇型聚醚多元醇以质量比0.5:1组成。
蔗糖型聚醚多元醇官能度为4.3～4.5，羟值为350～400mgKOH/g。
山梨醇型聚醚多元醇官能度为4.5～5.0，羟值为350～400mgKOH/g。
苯酐聚酯多元醇为邻苯二甲酐、季戊四醇、二甘醇经催化反应而成，粘度25℃为2300mPa.s，羟值310mgKOH/g。
阻燃多元醇是以四溴苯酐、乙二醇、三溴苯胺混合物为起始剂，环氧丙烷为聚合单体制备而成，粘度为4800mPa.s，羟值为390gKOH/g。
复合催化剂是三乙烯二胺。
多亚甲基多苯基多异氰酸酯中异氰酸酯基质量分数为30.2%，密度/25℃：1.221g/cm3，黏度/25℃：103mPa·S。
A组分和B组分以质量比1:1。
制得的产品中的聚氨酯泡沫塑料能够耐120～180℃高温，泡沫阻燃氧指数24，解决一般聚氨酯材料不耐高温、易燃烧等问题。
实施例2
所述的耐高温阻燃聚氨酯保温材料由A组分和B组分反应而成，环境温度为20～25℃，环境湿度为30%～40%；
所述的A组分为组合聚醚多元醇，由聚醚多元醇40质量份、苯酐聚酯多元醇40质量份和阻燃多元醇20质量份，多元醇共计100份，复合催化剂5质量份泡沫稳定剂为2质量份、发泡剂环戊烷12质量份和水1.1份，搅拌混合而成；
所述B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
其中聚醚多元醇为蔗糖型聚醚多元醇与山梨醇型聚醚多元醇以质量比1:1组成。
蔗糖型聚醚多元醇官能度为4.5～5.0，羟值为450～500mgKOH/g。
山梨醇型聚醚多元醇官能度为5.0～5.5，羟值为400～450mgKOH/g。
苯酐聚酯多元醇为邻苯二甲酐、季戊四醇、二甘醇经催化反应而成，粘度25℃为3400mPa.s，羟值350mgKOH/g。
阻燃多元醇是以四溴苯酐、乙二醇、三溴苯胺混合物为起始剂，环氧丙烷为聚合单体制备而成，粘度为2100mPa.s，羟值为310gKOH/g。
复合催化剂是2份三乙烯二胺和3份N’N-二甲基环己胺。
多亚甲基多苯基多异氰酸酯中异氰酸酯基质量分数为31.2%，密度/25℃：1.241g/cm3，黏度/25℃：203mPa·S。
A组分和B组分以质量比1:1制备聚氨酯保温层，以1:2制备吸热版芯。
制得的产品中的聚氨酯泡沫塑料能够耐120～180℃高温，泡沫阻燃氧指数23.2，解决一般聚氨酯材料不耐高温、易燃烧等问题。
实施例3
所述的耐高温阻燃聚氨酯保温材料由A组分和B组分反应而成，环境温度为30～35℃，环境湿度为60%～70%；
所述的A组分为组合聚醚多元醇，由聚醚多元醇35质量份、苯酐聚酯多元醇35质量份和阻燃多元醇30质量份，多元醇共计100份，复合催化剂4质量份泡沫稳定剂为3质量份、发泡剂HFC-245fa为30质量份和水1.6份，搅拌混合而成；
所述B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
其中聚醚多元醇为蔗糖型聚醚多元醇与山梨醇型聚醚多元醇以质量比2:1组成。
蔗糖型聚醚多元醇官能度为5.0～5.5，羟值为400～450mgKOH/g。
山梨醇型聚醚多元醇官能度为5.5～6.0，羟值为450～500mgKOH/g。
苯酐聚酯多元醇为邻苯二甲酐、季戊四醇、二甘醇经催化反应而成，粘度25℃为3960mPa.s，羟值390mgKOH/g。
阻燃多元醇是以四溴苯酐、乙二醇、三溴苯胺混合物为起始剂，环氧丙烷为聚合单体制备而成，粘度为3100mPa.s，羟值为390gKOH/g。
复合催化剂是1份油酸钾和4份三乙醇胺。
多亚甲基多苯基多异氰酸酯中异氰酸酯基质量分数为31.9%，密度/25℃：1.248g/cm3，黏度/25℃：383mPa·S。
A组分和B组分以质量比1:1制备聚氨酯保温层，以1:1.5制备吸热版芯。
制得的产品中的聚氨酯泡沫塑料能够耐120～180℃高温，泡沫阻燃氧指数23.7，解决一般聚氨酯材料不耐高温、易燃烧等问题。
Claims (4)
1.一种制备平板太阳能集热器用耐高温阻燃聚氨酯泡沫的方法，其特征在于包括以下步骤：
所述的耐高温阻燃聚氨酯泡沫由A组分和B组分反应而成，环境温度为15～35℃，环境湿度为10％～70％；
所述的A组分为组合聚醚多元醇，由聚醚多元醇30～40质量份、苯酐聚酯多元醇30～40质量份和阻燃多元醇20～40质量份，多元醇共计100份，复合催化剂2～5质量份、泡沫稳定剂为2～5质量份、发泡剂10～30质量份和水0～3质量份，搅拌混合而成；
所述B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯；
所述聚醚多元醇为蔗糖型聚醚多元醇与山梨醇型聚醚多元醇以质量比0.5:1～1:0.5组成；
所述的蔗糖型聚醚多元醇官能度为4.3～5.5，羟值为350～500mgKOH/g；
所述的山梨醇型聚醚多元醇官能度为4.5～6.0，羟值为350～550mgKOH/g；
所述的苯酐聚酯多元醇为邻苯二甲酐、季戊四醇、二甘醇经催化反应而成，粘度25℃为2000～4000mPa.s，羟值300～400mgKOH/g；
所述的阻燃多元醇是以四溴苯酐、乙二醇、三溴苯胺混合物为起始剂，环氧丙烷为聚合单体制备而成，粘度为2000～5000mPa.s，羟值为300～400mgKOH/g。
2.根据权利要求1所述的制备平板太阳能集热器用耐高温阻燃聚氨酯泡沫的方法，其特征在于所述的复合催化剂是三乙烯二胺、N，N-二甲基环己胺、油酸钾、三乙醇胺和季铵盐中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的制备平板太阳能集热器用耐高温阻燃聚氨酯泡沫的方法，其特征在于所述的多亚甲基多苯基多异氰酸酯中异氰酸酯基质量分数为30.0％～32.0％，密度/25℃：1.220～1.250g/cm3，黏度/25℃：100～400mPa·S。
4.根据权利要求1所述的制备平板太阳能集热器用耐高温阻燃聚氨酯泡沫的方法，其特征在于所述的A组分和B组分以质量比1:1.0～1:2.0。
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