CN104481103A - 一种硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明要求保护一种硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板及生产方法，包括硬泡聚氨酯板和装饰性防火材料，所述装饰性防火材料涂覆于硬泡聚氨酯板的至少部分表面；所述硬泡聚氨酯板原料包括多异氰酸酯、多元醇、催化剂、阻燃剂、发泡剂、匀泡剂，所述装饰性防火材料包括树脂、溶剂、催化剂、成碳剂、发泡剂、阻燃剂和填料。采用本发明方法制得的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板具有密度低且分布均匀、压缩强度高、尺寸稳定性好、防火性好，装饰性佳等优点。可用于建筑的内外墙保温等领域。

Description

一种硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种建筑节能材料，尤其涉及一种硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板及生产方法。

背景技术

建筑节能是我国政府近年来大力倡导的可持续发展战略，是有助于节能减排，环境保护的重要国策。对建筑物墙体进行保温、隔热处理是实施建筑节能的重要措施之一。

硬质聚氨酯作为一种综合性能优秀的保温材料，是建筑节能保温料的首选。因为硬质聚氨酯导热系数低，热工性能好。当硬质聚氨酯密度为35～40kg/m³时，导热系数仅为0.018～0.024w/(m.k)，约相当于EPS的一半，是目前所有保温材料中导热系数最低的。硬质聚氨酯具有防潮、防水性能。硬质聚氨酯的闭孔率在90％以上，属于憎水性材料，不会因吸潮增大导热系数，墙面也不会渗水。硬质聚氨酯防火，阻燃，耐高温。

聚氨酯在添加阻燃剂后，是一种难燃的自熄性材料，它的软化点可达到250摄氏度以上，仅在较高温度时才会出现分解：另外，聚氨酯在燃烧时会在其泡沫表面形成积碳，这层积碳有助隔离下面的泡沫。能有效地防止火焰蔓延。而且，聚氨酯在高温下也不产生有害气体。由于聚氨酯板材具有优良的隔热性能，在达到同样保温要求下，可使减少建筑物外围护结构厚度，从而增加室内使用面积。抗变形能力强，不易开裂，饰面稳定、安全。聚氨酯材料孔隙率结构稳定，基本上是闭孔结构，不仅保温性能优良，而且抗冻融、吸声性也好。

硬泡聚氨酯保温构造的平均寿命，在正常使用与维修的条件下，能达到30年以上。能够做到在结构的寿命期正常使用条件下，在干燥、潮湿或电化腐蚀，以及由于昆虫、真菌或藻类生长或者由于啮齿动物的破坏等外因影响，都不会受到破坏。综合性价比高。虽然硬质聚氨酯泡沫材的单价比其它传统保温材料的单价高，但增加的费用将会由供暖和制冷费用的大幅度减少而抵消。

但是，现有技术中存在配方、配比杂乱、不稳定，导致板材物理稳定性差，保温效果不好以及喷涂类施工性尚未解决，难以保证工程质量等问题，例如申请号200510045523.9的发明专利公开了一种硬泡聚氨酯复合板及其生产工艺，它是由硬泡聚氨酯作为保温材料，两面设有聚合物片材，此种复合板中保温材料的密度偏高，且密度分布不均匀，板材容易变形，施工到墙体上容易产生开裂、脱落等情况。同时聚合物片材的防火性能差，不能满足建筑领域的需求。

发明内容

本发明采用目的旨在克服上述缺点，提供一种保温效果好、尺寸稳定性好，防火性能好的，重量轻的防火保温装饰一体板。该板能用于建筑内外墙的保温工程。

本发明要求保护一种硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板，包括硬泡聚氨酯板和装饰性防火材料。

其中，所述装饰性防火材料涂覆在硬泡聚氨酯板至少部分表面。

其中，更优选为，所述装饰性防火材料涂覆在硬泡聚氨酯板的两面。

其中，硬泡聚氨酯板原料包括多异氰酸酯、多元醇、催化剂、阻燃剂、发泡剂、匀泡剂，其中，原料按照重量百分比计：多异氰酸酯30-80wt％；多元醇10-60wt％；催化剂0.5-10wt％；阻燃剂2-30wt％；发泡剂2-20wt％；匀泡剂0.1-5wt％。

优选的，硬泡聚氨酯板原料按照重量百分比计：多异氰酸酯20-70wt％；多元醇10-50wt％；催化剂1-9wt％；阻燃剂4-28wt％；发泡剂3-18wt％；匀泡剂1-4wt％。

优选的，硬泡聚氨酯板原料按照重量百分比计：多异氰酸酯30-60wt％；多元醇20-40wt％；催化剂3-8wt％；阻燃剂5-25wt％；发泡剂4-15wt％；匀泡剂2-4wt％。

优选的，泡聚氨酯板原料中，所述多异氰酸酯选自4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯相关改性产物、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯或其相关改性产物。

优选的，所述多异氰酸酯的NCO％含量为18.0-36.0％。

优选的，泡聚氨酯板原料中，所述多元醇选自聚醚多元醇和聚酯多元醇中的至少一种。

优选的，所述聚醚多元醇选自以丙二醇、乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、蔗糖、山梨醇中的至少一种以及乙二胺和甲苯二胺的至少一种为起始剂形成的官能度为2-6、羟值为18-800的聚醚型多元醇。

优选的，所述聚酯多元醇选自主链结构采用己二酸和邻苯二甲酸酐的至少一种与乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、1,4-丁二醇、1,6己二醇、戊二醇的至少一种缩聚形成的官能度为2-4、羟值为50-500的聚酯型多元醇。

优选的，泡聚氨酯板原料中，所述催化剂选自1,4-重氮(2,2,2-环辛烷)、三乙基二胺(DABCO)、N,N,N',N'N"-五甲基-二乙基三胺(PMDETA)、N,N-二甲基环己胺(DMCHA)、N,N-二甲基苄胺、N,N'-四甲基乙二胺(TMEDA)、二甲基胺基丙基胺(DMAPA)AminZ、N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)、2,4,6-三(二甲基胺基甲基)苯酚、N-乙基吗啉(NEM)、双N,N’-二甲基胺基乙基醚、二丁基二月桂酸锡(DBTDL)的一种或几种。

优选的，泡聚氨酯板原料中，所述阻燃剂选自TECP、TCPP、TEP、DMMP、DEEP、三聚氰胺氰脲酸盐，三聚氰胺，聚磷酸铵的一种或几种。

优选的，泡聚氨酯板原料中，所述发泡剂选自F11、HCFC-141b、HFC-245fa，HFC-365mfc、HFC-227ea的一种或几种。

优选的，泡聚氨酯板原料中，所述匀泡剂可以是聚二甲基硅氧烷、硅-氧-碳键泡沫稳定剂，也可以是本领域用于制造聚氨酯的常规抗氧剂。

其中，所述装饰性防火材料的浆料原料包括树脂、溶剂、催化剂、成碳剂、发泡剂、阻燃剂和填料，其中，原料按照重量百分比计：树脂20-40wt％；溶剂10-30wt％；催化剂5-20wt％；成碳剂5-20wt％；发泡剂5-20wt％；阻燃剂5-20wt％；填料5-10wt％。

其中，所述装饰性防火材料原料按照重量百分比计：树脂25-35wt％；溶剂15-25wt％；催化剂8-15wt％；成碳剂8-15wt％；发泡剂8-15wt％；阻燃剂8-15wt％；填料6-8wt％。

优选的，所述装饰性防火材料的浆料原料中，所述树脂选自丙烯酸乳液、苯-丙乳液、聚醋酸乙烯乳液、三聚氰胺甲醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛、氨基树脂、酚醛树脂、聚氨酯、环氧树脂或醇酸树脂的一种或多种。

优选的，所述装饰性防火材料的浆料原料中，所述溶剂选自水、酮、醇、酯、醚或芳烃的一种或多种。

优选的，所述装饰性防火材料的浆料原料中，所述催化剂选自磷酸二氢铵、磷酸尿素、聚磷酸铵、聚磷酸铵钾、三聚磷酸钾、磷酸三聚氰胺、磷酸双三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、有机磷酸酯、硼酸盐、酯及衍生物、磺酸酯及衍生物中的一种或几种。

优选的，所述装饰性防火材料的浆料原料中，所述成碳剂选自淀粉、纤维素及衍生物、蔗糖、山梨醇、季戊四醇及衍生物、环氧树脂、酚醛树脂中的一种或几种。

优选的，所述装饰性防火材料的浆料原料中，所述发泡剂选自尿素、双缩脲、氨基树脂、脲醛树脂、三聚氰氨、三聚氰胺氰脲酸盐、氯化石蜡中的一种或多种。

优选的，所述装饰性防火材料的浆料原料中，所述阻燃剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、三聚氰胺氰脲酸盐，三聚氰胺，聚磷酸铵的一种或几种。

优选的，所述装饰性防火材料的浆料原料中，所述填料选自二氧化钛、三氧化二铝、碳酸钙、钛白粉、高岭土的一种或多种。

本发明第二个方面是提供一种制备上述任意一种硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板的方法，步骤包括：

多异氰酸酯、多元醇、催化剂、阻燃剂、发泡剂、匀泡剂混合；然后浇注、压制成板材，在所述浇注和/或压制过程中进行发泡；

树脂、溶剂、催化剂、成碳剂、发泡剂、阻燃剂和填料混合得到装饰性防火材料浆料；装饰性防火材料浆料涂覆到硬泡聚氨酯板的表面上，烘干后得到硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板。

其中，本发明优选的方法中，步骤包括：

步骤一：

将所述硬泡聚氨酯板原料中的多异氰酸酯、多元醇、催化剂、阻燃剂、发泡剂、匀泡剂输送到混合头在线混合；将混合物浇注到移动输送设备，并用压板施压，得到硬泡聚氨酯板；将所述装饰性防火材料的浆料原料中的树脂、溶剂、催化剂、成碳剂、发泡剂、阻燃剂和填料混合，得到装饰性防火材料浆料；将装饰性防火材料喷涂到所得到的硬泡聚氨酯板面上，经连续烘干输送线烘干后，再喷涂得到硬泡聚氨酯板的另外一面，再次烘干后得到硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板。

优选的，所述浇注过程中，混合料浇注量优选为25kg/min-250kg/min。

优选的，所述浇注过程中，浇注压力优选为1bar-20bar。

优选的，所述浇注过程中，浇注温度优选为5℃-35℃。

优选的，所述装饰性防火材料的浆料原料的混合时间优选为10min-60min。

优选的，所述装饰性防火材料的浆料原料的混合在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速优选为500转/min-5000转/min。

优选的，所述装饰性防火材料的浆料的喷涂量优选为0.2kg/min-2kg/min。

优选的，所述烘干输送线速度优选为2m/min-12m/min。

优选的，所述烘干的温度优选为50℃-90℃。

本发明的有益效果：

本发明提供的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板及其生产方法，生产效率高，产品质量稳定，而且采用本发明方法制得的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板具有密度低且分布均匀、压缩强度高、尺寸稳定性好、防火性好，装饰性佳等优点。可用于建筑的内外墙保温等领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例来详细阐述本发明。

实施例1

表1硬泡聚氨酯的配比

原料	重量百分比
		多异氰酸酯 PM200	50wt％
多元醇     PS3152	33wt％
		催化剂     聚磷酸铵	2wt％
阻燃剂     氢氧化铝	10wt％

发泡剂     141B	3.5wt％
		匀泡剂     钛白粉	1.5wt％

按照表1的配比将各种原料进行混合，混合料浇注量为100kg/min，浇注压力在1bar-10bar，浇注温度在15℃-25℃。

表2装饰性防火材料的配比

原料	重量百分比
		树脂   丙烯酸乳液	30wt％
溶剂   水	15wt％
		催化剂 聚磷酸铵	8wt％
成碳剂 山梨醇	13wt％
		阻燃剂 氢氧化铝	12wt％
发泡剂 氯化石蜡	15wt％
		填料   钛白粉	7wt％

按照表2的配比将各种原料进行混合，混合时间为15min混合转速度为2000转/min。

将饰面性防火材料喷涂到硬泡聚氨酯板面上的喷涂量为0.5kg/min。烘干输送线速度在8m/min。烘干温度在80℃。

所得的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板性能见表3

表3硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板性能指标

项目	单位	标准	检测结果
				芯材密度	kg/m3	≥35	37.4
导热系数	W/m*K	≤0.024	0.022
				压缩强度	KPa	≥150	169
尺寸稳定性	％	≤1	0.25
				耐冲击性	cm	20	44
耐水性(24h试验)	/	不起皱、不剥离	不起皱、不剥离
				耐燃时间	min	≥15	20

从上表3可以看出，本实施例一的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板的材料密度低、保温效果好、压缩强度高、防火性能优.

实施例二

表4硬泡聚氨酯的配比

原料	重量百分比
		多异氰酸酯 PM200	55wt％
多元醇     PS3152	30wt％
		催化剂     聚磷酸铵	1.5wt％
阻燃剂     氢氧化铝	7.5wt％
		发泡剂     141B	4.5wt％
匀泡剂     钛白粉	1.5wt％

按照表4的配比将各种原料进行混合，混合料浇注量为100kg/min，浇注压力在1bar-10bar，浇注温度在15℃-25℃。

表5装饰性防火材料的配比

原料	重量百分比
		树脂   丙烯酸乳液	25wt％
溶剂   水	20wt％
		催化剂  聚磷酸铵	8wt％
成碳剂  山梨醇	13wt％
		阻燃剂  氢氧化铝	12wt％
发泡剂  氯化石蜡	15wt％
		填料   钛白粉	7wt％

按照表5的配比将各种原料进行混合，混合时间为15min混合转速度为2000转/min。

将饰面性防火材料喷涂到硬泡聚氨酯板面上的喷涂量为0.5kg/min。烘干输送线速度在8m/min。烘干温度在80℃。

所得的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板性能见表3

表6硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板性能指标

项目

单位

标准

检测结果

芯材密度	kg/m3	≥35	36.8
				导热系数	W/m*K	≤0.024	0.021
压缩强度	KPa	≥150	172
				尺寸稳定性	％	≤1	0.22
耐冲击性	cm	20	48
				耐水性(24h试验)	/	不起皱、不剥离	不起皱、不剥离
耐燃时间	min	≥15	28

从上表6可以看出，本实施例二的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板的材料密度低、保温效果好、压缩强度高、防火性能优.

实施例三：

表7硬泡聚氨酯的配比

原料	重量百分比
		多异氰酸酯 PM200	58wt％
多元醇     PS3152	25wt％
		催化剂     聚磷酸铵	1.5wt％
阻燃剂     氢氧化铝	8.5wt％
		发泡剂     141B	5.0wt％
匀泡剂     钛白粉	2.0wt％

按照表7的配比将各种原料进行混合，混合料浇注量为100kg/min，浇注压力在1bar-10bar，浇注温度在15℃-25℃。

表8装饰性防火材料的配比

原料	重量百分比
		树脂    丙烯酸乳液	30wt％
溶剂    水	18wt％
		催化剂  聚磷酸铵	8wt％
成碳剂  山梨醇	13wt％
		阻燃剂  氢氧化铝	12wt％
发泡剂  氯化石蜡	11wt％

填料    钛白粉

8wt％

按照表8的配比将各种原料进行混合，混合时间为15min混合转速度为2000转/min。

将饰面性防火材料喷涂到硬泡聚氨酯板面上的喷涂量为0.5kg/min。烘干输送线速度在8m/min。烘干温度在80℃。

所得的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板性能见表3

表9硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板性能指标

项目	单位	标准	检测结果
				芯材密度	kg/m3	≥35	36.2
导热系数	W/m*K	≤0.024	0.022
				压缩强度	KPa	≥150	180
尺寸稳定性	％	≤1	0.15
				耐冲击性	cm	20	55
耐水性(24h试验)	/	不起皱、不剥离	不起皱、不剥离
				耐燃时间	min	≥15	30

从上表9可以看出，本实施例三的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板的材料密度低、保温效果好、压缩强度高、防火性能优。

表10其他同类产品性能指标

项目	单位	标准	检测结果
				芯材密度	kg/m3	≥35	37.5
导热系数	W/m*K	≤0.024	0.023
				压缩强度	KPa	≥150	152
尺寸稳定性	％	≤1	0.5
				耐冲击性	cm	20	28
耐水性(24h试验)	/	不起皱、不剥离	不起皱、不剥离
				耐燃时间	min	≥15	18

本发明提供的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板及其连续生产方法，生产效率高，产品质量稳定，而且采用本发明方法制得的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板具有密度低且分布均匀、压缩强度高、尺寸稳定性好、防火性好，装饰性佳等优点。可用于建筑的内外墙保温等领域。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板，其特征在于，包括硬泡聚氨酯板和装饰性防火材料；所述装饰性防火材料涂覆于硬泡聚氨酯板的至少部分表面；

所述硬泡聚氨酯板原料包括多异氰酸酯、多元醇、催化剂、阻燃剂、发泡剂、匀泡剂，其中，原料按照重量百分比计：多异氰酸酯30-80wt％，多元醇10-60wt％，催化剂0.5-10wt％，阻燃剂2-30wt％，发泡剂2-20wt％，匀泡剂0.1-5wt％；

所述装饰性防火材料的浆料原料包括树脂、溶剂、催化剂、成碳剂、发泡剂、阻燃剂和填料，其中，原料按照重量百分比计：树脂20-40wt％；催化剂5-20wt％；成碳剂5-20wt％；发泡剂5-20wt％；阻燃剂5-20wt％；填料5-10wt％。

2.根据权利要求1所述的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板，其特征在于，所述多异氰酸酯选自4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯或它们的改性产物中任意一种或几种。

3.根据权利要求2所述的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板，其特征在于，所述多异氰酸酯的NCO％含量为18.0-36.0％。

4.根据权利要求1所述的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板，其特征在于，所述多元醇选自聚醚多元醇和聚酯多元醇中的任意一种或几种。

5.根据权利要求1所述的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板，其特征在于，所述催化剂选自1,4-重氮(2,2,2-环辛烷)、三乙基二胺、N,N,N’,N’,N”-五甲基-二乙基三胺、N,N-二甲基环己胺、N,N-二甲基苄胺、N,N’-四甲基乙二胺、二甲基胺基丙基胺、N-乙基吗啉、双N,N’二甲基胺基乙基醚、二丁基二月桂酸锡中的任意一种或几种。

6.根据权利要求1所述的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板，其特征在于，所述硬泡聚氨酯板原料中的发泡剂选自F11、HCFC-141b、HFC-245fa，HFC-365mfc、HFC-227ea的一种或几种；所述匀泡剂选自聚二甲基硅氧烷、硅-氧-碳键泡沫稳定剂；所述发泡剂选自尿素、双缩脲、氨基树脂、脲醛树脂、三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐、氯化石蜡中的任意一种或多种。

7.根据权利要求1所述的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板，其特征在于，所述树脂选自丙烯酸乳液、苯-丙乳液、聚醋酸乙烯乳液、三聚氰胺甲醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛、氨基树脂、酚醛树脂、聚氨酯、环氧树脂或醇酸树脂中的任意一种或多种；所述催化剂选自磷酸二氢铵、磷酸尿素、聚磷酸铵、聚磷酸铵钾、三聚磷酸钾、磷酸三聚氰胺、磷酸双三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、有机磷酸酯、硼酸盐、酯及衍生物、磺酸酯及衍生物中的任意一种或几种；所述成碳剂选自淀粉、纤维素及衍生物、蔗糖、山梨醇、季戊四醇及衍生物、环氧树脂、酚醛树脂中的任意一种或几种。

8.一种制备如权利要求1所述的硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板的连续生产方法，其特征在于，步骤包括：

将多异氰酸酯、多元醇、催化剂、阻燃剂、发泡剂、匀泡剂混合，然后浇注、压制成板材，在浇注和/或压制过程中，进行发泡得到硬泡聚氨酯板；将树脂、溶剂、催化剂、成炭剂、发泡剂、阻燃剂和填料混合得到装饰性防火材料浆料；所述装饰性防火材料浆料涂覆到所述硬泡聚氨酯板的表面上，烘干后得到硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板。

9.根据权利要求8所述制备硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板的连续生产方法，其特征在于，所述硬泡聚氨酯板制备过程中，混合料浇注量为25kg/min-250kg/min，浇注压力为1bar-20bar；浇注温度为5℃-35℃。

10.根据权利要求8所述制备硬泡聚氨酯防火保温装饰一体板的连续生产方法，其特征在于，烘干温度在50℃-90℃。