CN105482061A - 一种高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于泡沫隔热、隔音、保温技术领域，具体是涉及一种高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料及其制备方法，本发明所制备的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料可按照所需形状切割成管道或厚度可变的板材，应用于需高阻燃的建筑外墙、储罐、冷库、管道等保温领域，此材料性能参数：阻燃性能B1级，防水，环保，无有机发泡剂，采用全水发泡不破坏臭氧层。

Description

一种高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料及其制备方法
技术领域
本发明属于泡沫隔热、隔音、保温技术领域，具体是涉及一种高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料及其制备方法。
背景技术
目前，我国大部分建筑为高耗能建筑，保温隔热性能普遍很差，单位面积采暖能耗高，资源浪费普遍，环境危害较重。我国对建筑节能的要求相当急迫。2020年时城镇建筑节能全部要达到65％，绝大部分既有建筑完成节能改造。发展高性能建筑围护结构保温材料及相关制品是实现建筑节能的关键。我国建筑市场上普遍使用聚苯乙烯泡、聚氨酯硬泡体等有机保温材料，其具有轻质、保温效果好等优点，但它易燃、易老化、耐久性差，各地保温建筑工程屡屡发生火灾事故，火灾时EPS很快就会熔化，烟雾大、毒性大，很难扑救，危害严重。市场迫切需要既节能、又不燃、高性能的建筑围护结构材料、制品及其系统。目前无机发泡外墙保温材料成为研究热门。此种无机发泡保温板多以水泥、粉煤灰、硅灰、无机棉等为无机材料，利用化学发泡剂在新搅拌料浆中产生大量微波气泡，经浇注成型、静停、养护和切割等工艺过程制成轻质多孔材料。但此类无机发泡保温材料粘结强度、抗压性能、耐水性、导热性能较差，仍然不能满足环境保护和节约能源的保温材料的需求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料。
本发明的另一目的是提供该高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料的制备工艺。
本发明的实施方案如下：
一种高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料由组分A和组分B组成，组分A：B料的质量比为1：1-1.3，其特征在于组分A由异氰酸酯、匀泡剂组成，组分B由水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂组成；
其中组分A中的匀泡剂为聚硅氧烷嵌段聚醚，占组分A质量的3-5％，量为异氰酸酯；
组分B中水占组份B质量的20-60％；水玻璃摩尔数为2-2.5，占组份B质量的10-30％；多聚磷酸盐为含有40-60％P2O5的食品级多聚磷酸盐，占组份B质量的20-60％；四硼酸钠占组份B质量的5-8％；荧光粉为稀土荧光粉占B组份质量的4-6％；催化剂为2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚，加入量为组分B的1-3％。
制备步骤如下：
(1)常温下将异氰酸酯中加入匀泡剂，反应釜中10-3000r/min，搅拌0.1-6H，制成A组份待用；
(2)常温下将水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂反应釜中10-3000r/min，搅拌0.1-6H，进行混合制成B组份待用，
(3)发泡将组分A加入到组分B中，10-6000r/min高速搅拌混合1-10s，倒入1-80℃模具中，关闭模具，2-6小时后打开模具，制成具有高阻燃性泡沫保温材料。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明所制备的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料，不同于传统聚氨酯发泡材料，无发泡剂，环保，不破坏臭氧层，不加阻燃剂，具有永久阻燃自熄的特点；
2、本发明所制备的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料不添加水泥、粉煤灰、硅灰、无机棉等为无机材料。
3、本发明所制备的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料集聚氨酸发泡材料和无机发泡材料的优点，又屏弃它们的缺点，体现了轻质、保温、隔热、节能、防火、环保、低碳、耐久等性能的一种多功能理想的保温材料，完全符合国家产业政策，具有深远的推广价值。
3、本发明所制备的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料可按照所需形状切割成管道或厚度可变的板材，应用于需高阻燃的建筑外墙、储罐、冷库、管道等保温领域，
4、本发明所制备的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料性能参数：阻燃性能B1级，防水，环保，无发泡剂，不破坏臭氧层。
5、本发明所制备的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料密度30-80kg/m3，导热系数0.02-0.026w/m·k，氧指数大于30％，吸水率小于3无味无毒；使用温度-60℃-400℃，尺寸稳定性≤±0.05％，抗压强度≥220Kpa，热速放率小于250瓦特，烟密度小，绿色环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，下述各实施例仅用于说明本发明，对本发明并没有限制。
实施例1
一种高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料由组分A和组分B组成，组分A：B料的质量比为1：1，其特征在于组分A由异氰酸酯、匀泡剂组成，组分B由水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂组成；
其中组分A中的匀泡剂为聚硅氧烷嵌段聚醚，占组分A质量的3％，异氰酸酯占组分A质量的97％；
组分B中水占组份B质量的20％；水玻璃摩尔数为2，占组份B质量的30％；多聚磷酸盐为含有60％P2O5的食品级多聚磷酸盐，占组份B质量的36％；四硼酸钠占组份B质量的5％；荧光粉为稀土粉占B组份质量的6％；催化剂为2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚，加入量为组分B的3％；
制备步骤如下：
(1)常温下将异氰酸酯中加入匀泡剂，反应釜中10r/min，搅拌6H，制成A组份待用；
(2)常温下将水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂反应釜中3000r/min，搅拌6H，进行混合制成B组份待用，
(3)发泡将组分A加入到组分B中，6000r/min高速搅拌混合10s，倒入80℃模具中，关闭模具，5小时后打开模具，制成具有高阻燃性泡沫保温材料。
本实施例得到的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料密度30kg/m3，导热系数0.02w/m·k，氧指数35％,；吸水率为2，使用温度-60℃，尺寸稳定性0.05％，抗压强度220Kpa，热速放率240瓦特。
实施例2
一种高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料由组分A和组分B组成，组分A：B料的质量比为1：1.3，其特征在于组分A由异氰酸酯、匀泡剂组成，组分B由水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂组成；
其中组分A中的匀泡剂为聚硅氧烷嵌段聚醚，占组分A质量的5％，异氰酸酯占组分A质量的95％；
组分B中水占组份B质量的60％；水玻璃摩尔数为2.5，占组份B质量的10％；多聚磷酸盐为含有40％P2O5的食品级多聚磷酸盐，占组份B质量的20％；四硼酸钠占组份B质量的5％；荧光粉为稀土荧光粉占B组份质量的4％；催化剂为2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚，加入量为组分B的1％；
一种高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料由组分A和组分B组成，组分A：B料的质量比为1：1，其特征在于组分A由异氰酸酯、匀泡剂组成，组分B由水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂组成；
其中组分A中的匀泡剂为聚硅氧烷嵌段聚醚，占组分A质量的3％，异氰酸酯占组分A质量的97％；
组分B中水占组份B质量的20％；水玻璃摩尔数为2.4，占组份B质量的30％；多聚磷酸盐为含有40-60％P2O5的食品级多聚磷酸盐，占组份B质量的36％；四硼酸钠占组份B质量的5％；荧光粉为稀土荧光粉占B组份质量的6％；催化剂为2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚，加入量为组分B的3％；
制备步骤如下：
(1)常温下将异氰酸酯中加入匀泡剂，反应釜中3000r/min，搅拌0.1H，制成A组份待用；
(2)常温下将水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂反应釜中10r/min，搅拌0.1H，进行混合制成B组份待用，
(3)发泡将组分A加入到组分B中，10r/min高速搅拌混合8s，倒入1℃模具中，关闭模具，3小时后打开模具，制成具有高阻燃性泡沫保温材料。
本实施例得到的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料密度40kg/m3，导热系数0.026w/m·k，氧指数大于40％,；吸水率小于3无味无毒；使用温度100℃，尺寸稳定性0.04％，抗压强度250Kpa，热速放率200瓦特。
实施例3
一种高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料由组分A和组分B组成，组分A：B料的质量比为1：1.2，其特征在于组分A由异氰酸酯、匀泡剂组成，组分B由水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂组成；
其中组分A中的匀泡剂为聚硅氧烷嵌段聚醚，占组分A质量的4％，异氰酸酯占组分A质量的96％；
组分B中水占组份B质量的20％；水玻璃摩尔数为2.1，占组份B质量的10％；多聚磷酸盐为含有40-60％P2O5的食品级多聚磷酸盐，占组份B质量的60％；四硼酸钠占组份B质量的5％；荧光粉为稀土荧光粉占B组份质量的4％；催化剂为2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚，加入量为组分B的1％；
制备步骤如下：
(1)常温下将异氰酸酯中加入匀泡剂，反应釜中2000r/min，搅拌5H，制成A组份待用；
(2)常温下将水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂反应釜中2500r/min，搅拌4H，进行混合制成B组份待用，
(3)发泡将组分A加入到组分B中，5000r/min高速搅拌混合6s，倒入60℃模具中，关闭模具，2小时后打开模具，制成具有高阻燃性泡沫保温材料。
本实施例得到的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料密度50kg/m3，导热系数0.022w/m·k，使用温度-30℃，尺寸稳定性0.01％，抗压强度350Kpa，热速放率10瓦特。
实施例4
一种高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料由组分A和组分B组成，组分A：B料的质量比为1：1.3，其特征在于组分A由异氰酸酯、匀泡剂组成，组分B由水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂组成；
其中组分A中的匀泡剂为聚硅氧烷嵌段聚醚，占组分A质量的4％；异氰酸酯占组分A质量的96％；
组分B中水占组份B质量的34％；水玻璃摩尔数为2.2，占组份B质量的20％；多聚磷酸盐为含有40％P2O5的食品级多聚磷酸盐，占组份B质量的30％；四硼酸钠占组份B质量的8％；荧光粉为稀土荧光粉占B组份质量的6％；催化剂为2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚，加入量为组分B的2％；
制备步骤如下：
(1)常温下将异氰酸酯中加入匀泡剂，反应釜中2500r/min，搅拌1H，制成A组份待用；
(2)常温下将水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂反应釜中2000r/min，搅拌4H，进行混合制成B组份待用，
(3)发泡将组分A加入到组分B中，4000r/min高速搅拌混合5s，倒入60℃模具中，关闭模具，6小时后打开模具，制成具有高阻燃性泡沫保温材料。
本实施例得到的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料密度30kg/m3，导热系数0.02w/m·k，使用温度380℃，尺寸稳定性0.01％，抗压强度220Kpa。
实施例5
一种高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料由组分A和组分B组成，组分A：B料的质量比为1：1，其特征在于组分A由异氰酸酯、匀泡剂组成，组分B由水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂组成；
其中组分A中的匀泡剂为聚硅氧烷嵌段聚醚，占组分A质量的3％；异氰酸酯占组分A质量的97％；
组分B中水占组份B质量的32％；水玻璃摩尔数为2.4，占组份B质量的20％；多聚磷酸盐为含有40-60％P2O5的食品级多聚磷酸盐，占组份B质量的35％；四硼酸钠占组份B质量的6％；荧光粉为稀土荧光粉占B组份质量的5％；催化剂为2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚，加入量为组分B的2％；
制备步骤如下：
1)常温下将异氰酸酯中加入匀泡剂，反应釜中1000r/min，搅拌3H，制成A组份待用；
(2)常温下将水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂反应釜中1500r/min，搅拌2H，进行混合制成B组份待用，
(3)发泡将组分A加入到组分B中，3000r/min高速搅拌混合5s，倒入40℃模具中，关闭模具，2.3小时后打开模具，制成具有高阻燃性泡沫保温材料。
本实施例得到的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料密度70kg/m3，导热系数0.025w/m·k，使用温度300℃，尺寸稳定性0.05％，抗压强度500Kpa，热速放率100瓦特。
实施例6
一种高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料由组分A和组分B组成，组分A：B料的质量比为1：1.2，其特征在于组分A由异氰酸酯、匀泡剂组成，组分B由水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂组成；
其中组分A中的匀泡剂为聚硅氧烷嵌段聚醚，占组分A质量的3％，异氰酸酯占组分A质量的97％；
组分B中水占组份B质量的40％；水玻璃摩尔数为2.5，占组份B质量的25％；多聚磷酸盐为含有40-60％P2O5的食品级多聚磷酸盐，占组份B质量的22％；四硼酸钠占组份B质量的6％；荧光粉为稀土荧光粉占B组份质量的5％；催化剂为2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚，加入量为组分B的2％；
制备步骤如下：
1)常温下将异氰酸酯中加入匀泡剂，反应釜中1500r/min，搅拌0.9H，制成A组份待用；
(2)常温下将水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂反应釜中2000r/min，搅拌1H，进行混合制成B组份待用，
(3)发泡将组分A加入到组分B中，4500r/min高速搅拌混合8s，倒入35℃模具中，关闭模具，2.8小时后打开模具，制成具有高阻燃性泡沫保温材料。
本实施例得到的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料密度80kg/m3，导热系数0.026w/m·k，使用温度400℃，尺寸稳定性0.03％，抗压强度300Kpa，热速放率200瓦特。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料由组分A和组分B组成，组分A：B料的质量比为1：1-1.3，其特征在于组分A由异氰酸酯、匀泡剂组成，组分B由水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂组成。
2.根据权利要求1所述的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料，其特征在于组分A中的匀泡剂为聚硅氧烷嵌段聚醚，占组分A质量的3-5％余量为异氰酸酯。
3.根据权利要求1所述的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料，其特征在于组分B中水占组份B质量的20-60％。
4.根据权利要求1所述的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料，其特征在于组分B中水玻璃摩尔数为2-2.5，占组份B质量的10-30％。
5.根据权利要求1所述的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料，其特征在于组分B中的多聚磷酸盐为含有40-60％P2O5的食品级多聚磷酸盐，占组份B质量的20-60％。
6.根据权利要求1所述的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料，其特征在于组分B中四硼酸钠占组份B质量的5-8％。
7.根据权利要求1所述的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料，其特征在于组分B中荧光粉为稀土荧光粉，占B组份质量的4-6％。
8.根据权利要求1所述的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料，其特征在于组分B中催化剂为2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚，加入量为组分B的1-3％。
9.根据权利要求1所述的高阻燃无机聚氨酯泡沫保温材料，其特征在于制备步骤如下：
(1)常温下将异氰酸酯中加入匀泡剂，反应釜中10-3000r/min，搅拌0.1-6H,制成A组份待用；
(2)常温下将水、水玻璃、多聚磷酸盐、四硼酸钠、荧光粉，催化剂在反应釜中10-3000r/min，搅拌0.1-6H进行混合制成B组份待用，
(3)发泡时A、B料10-6000r/min高速搅拌混合1-10秒，快速倒入1-80℃模具中，关闭模具，2-6小时后打开模具，制成具有高阻燃性泡沫保温材料。
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