CN106146780A - 一种高强度太阳能热水器水箱聚氨酯泡沫保温材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度太阳能热水器水箱聚氨酯泡沫保温材料，由聚醚多元醇组合物和异氰酸酯按重量比为1:1混合发泡而得到，所述聚醚多元醇组合物包括一定重量份的聚酯多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、发泡剂、去离子水，还包括纤维/粒子混合物和闭孔珍珠岩。本发明减少了聚醚多元醇泡沫中“不良泡沫”的产生，减低泡沫成型后的收缩率，避免水箱变形，同时提高了保温材料的抗压强度，提高保温材料的保温性能。

Description

一种高强度太阳能热水器水箱聚氨酯泡沫保温材料
技术领域
本发明涉及保温材料技术领域，具体涉及一种高强度太阳能热水器水箱聚氨酯泡沫保温材料。
背景技术
太阳能热水器是充分利用太阳能源提供热水的产品，以其清洁安全、使用方便、无能耗等优点，愈来愈受到人们的青睐。截至到2001年年底，我国太阳热水器占世界保有量的70%，年产量达到780万m2，产品年销售量是欧洲的10倍，成为太阳热水器的第一使用国和生产国。其中占市场份额最大的真空管太阳热水器是一个地地道道的中国产品，从设计开发到生产制作都无国外经验可借鉴，存在许多有待于在实践中慢慢完善的问题。众所周知，对太阳热水器来说，尤其是真空管太阳热水器聚醚多元醇保温层的质量至关重要，它决定了热水器的保温效果。聚醚多元醇产品历来有“三分产品，七分发泡”的说法，也就是说，不仅需要好的聚醚多元醇发泡料，更需要一个科学的发泡工艺和严格的操作规程。
泡沫收缩是太阳热水器最普遍存在的问题，它能导致水箱变形、起鼓起楞甚至开裂，也即是太阳能生产厂家经常所说的“脱皮”、“脱壳”、“抽出一条脊梁骨”等现象。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种高强度太阳能热水器水箱聚醚多元醇泡沫保温材料，以降低泡沫成型后的收缩率，提高材料的保温性能。
实现本发明目的的技术方案为：
一种高强度太阳能热水器水箱聚氨酯泡沫保温材料，由聚醚多元醇组合物和异氰酸酯按重量比为1:1混合发泡而得到，与现有技术不同的是，所述聚醚多元醇组合物包括以下重量份的原料：
聚醚多元醇A 55-65份
聚醚多元醇B 35-45份
泡沫稳定剂 3-5份
催化剂 2-3份
发泡剂 25-30份
纤维/粒子混合物 5-8份
闭孔珍珠岩 8-10份
去离子水 1-3份
所述聚醚多元醇A为 YD-6205 聚醚、KS-8326 聚醚和DD-450L 聚醚中的一种或几种；所述聚醚多元醇 B 为 450M 聚醚，4110 聚醚和330B 聚醚中的一种或几种。
所述纤维/粒子混合物为玻璃纤维与玻璃微珠混合物、木质纤维与二氧化硅颗粒混合物或尼龙纤维与二氧化硅颗粒混合物中的一种或两种以上。
所述闭孔珍珠岩为中空孔结构，粒度为0.1-0.3mm。
所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯 （TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯 （MDI）或多次甲基多苯基多异氰酸酯（PAPI）的一种或两种。
泡沫稳定剂为水溶性硅油。
所述的催化剂为三苯酚、 二甲基苄胺、 五甲基二乙烯三胺、 三乙烯二胺中的两种或多种。
发泡剂为聚醚多元醇常规发泡剂， 如环戊烷、 异戊烷、 HCFC-141b、 HFC-245fa和HFC-365mfc 中的一种或几种。
纤维增强聚氨酯泡沫材料，虽可显著提高材料的拉伸强度和冲击强度，但其尺寸稳定性会有所降低。而纤维和粒子混合材料应用于聚氨酯泡沫材料中，可使聚氨酯泡沫材料的压缩强度、弹性模量以及尺寸稳定性明显提高，扩展了复合材料的性能和使用范围，达到单种增强材料所不能实现的效果。因此，利用纤维和微粒混杂增强聚氨酯泡沫材料成为重要发展趋势。
闭孔珍珠岩是由有一定粒径的珍珠岩矿砂在垂直电炉梯级加热方式下达到一定温度后由内到外均匀膨胀，膨胀颗粒表面又经瞬间高温玻化，经降温后形成连续玻质化的颗粒表面，而内部保持着完整的多孔、中空空心结构 。闭孔珍珠岩一种新型的保温、隔热材料，是选用天然珍珠岩矿，经矿砂处理—预热—多级加热­—高温膨胀玻化—冷处理一产品分级包装而成。经电炉高温膨胀烧结后，珍珠岩颗粒表面呈微圆型且有着连续的玻化外壳，孔隙封闭而内部基本为空心结构。相对传统的膨胀珍珠岩，闭孔珍珠岩克服了传统膨胀珍珠岩吸水率大、强度低、流动性差、施工作业难度大、导热系数高、保温层使用寿命短等的缺陷，具有无毒、环保、防火阻燃、纯度高、轻质、颗粒均匀、保温隔热、绝缘性能好、吸水率低、流散性好、具有明显的毛细吸附作用和抗压强度等优点。本发明采用粒度为0.1-0.3mm中空孔闭孔珍珠岩， 并在试验中测得， 闭孔珍珠岩可增加聚醚多元醇硬泡沫的开孔率，并能延缓发泡凝胶和固化速度， 防止泡沫因短时间内积聚力量大而容易挤压内胆和外壁， 减少“不良泡沫” 的产生， 同时减少泡沫成型后的收缩率。
本发明的优点为：本发明减少了聚醚多元醇泡沫中“不良泡沫”的产生，减低泡沫成型后的收缩率，避免水箱变形，同时提高了保温材料的抗压强度，提高保温材料的保温性能。
具体实施方式
实施例1
高强度太阳能热水器水箱聚氨酯泡沫保温材料由聚醚多元醇组合物和异氰酸酯按重量比为1:1混合发泡而得到，材料的配方如下：
YD-6205 聚醚60份；4110 聚醚35份；水溶性硅油泡沫稳定剂3份；三苯酚催化剂2份；环戊烷发泡剂25份；木质纤维与二氧化硅颗粒混合物 5 份；闭孔珍珠岩（粒度在0.1-0.3mm之间） 8份；去离子水1份。
将上述化合物混合均匀形成聚醚组合物，然后同组分异氰酸酯按质量比 1:1 混合浇注到太阳能热水器水箱空腔内进行发泡，经过高温固化后即可得到本发明所述的聚氨酯泡沫保温材料。
实施例2
高强度太阳能热水器水箱聚氨酯泡沫保温材料由聚醚多元醇组合物和异氰酸酯按重量比为1:1混合发泡而得到，材料的配方如下：
KS-8326 聚醚60份；450M 聚醚35份；水溶性硅油泡沫稳定剂3份；五甲基二乙烯三胺催化剂2份；HCFC-141b发泡剂25份；玻璃纤维与玻璃微珠颗粒混合物8 份；闭孔珍珠岩（粒度在0.1-0.3mm之间） 10份；去离子水2份。
将上述化合物混合均匀形成聚醚组合物， 然后同组分异氰酸酯按质量比 1:1 混合浇注到太阳能热水器水箱空腔内进行发泡，经过高温固化后即可得到本发明所述的聚氨酯泡沫保温材料。
实施例3
高强度太阳能热水器水箱聚氨酯泡沫保温材料由聚醚多元醇组合物和异氰酸酯按重量比为1:1混合发泡而得到，材料的配方如下：
DD-450L 聚醚60份；4110 聚醚35份；水溶性硅油泡沫稳定剂3份；三苯酚与三乙烯二胺按1:1混合的催化剂2份；HCFC-141b发泡剂25份；尼龙纤维与二氧化硅颗粒混合物5 份；闭孔珍珠岩（粒度在0.1-0.3mm之间） 10份；去离子水2份。
将上述化合物混合均匀形成聚醚组合物， 然后同组分异氰酸酯按质量比 1:1 混合浇注到太阳能热水器水箱空腔内进行发泡，经过高温固化后即可得到本发明所述的聚氨酯泡沫保温材料。
应用实施例
为更充分阐述本发明，本申请人利用2 台太阳能热水器进行性能测试， 其中一台太阳能热水器水箱采用市场上购买的湖南省某公司生产的聚氨酯发泡原料作为保温材料 （对照组），另一台采用本发明的聚氨酯泡沫保温材料（实验组） 。在晴朗天气 （气温 20-30℃）条件下， 对照组的最高水温达 75℃， 实验组的最高水温达 85℃， 这说明本发明的聚氨酯泡沫保温材料保温效果更加好。
分别取出对照组和实验组的模塑泡沫并检测其性能参数，性能指标如下表：
检测项目 对照组 实验组
密度 （kg/m 3 ） 32 32
闭孔率 （%） ≥ 95 ≥ 92
吸水率 （%） 1.5 1.0
抗压强度（kPa） ≥ 150 ≥ 200
成型收缩率 （%） ≤ 1.1 ≤ 0.3
由表可见， 本发明聚氨酯泡沫保温层的压缩强度、成型收缩率等指标都比现有的保温材料有明显地提高，经冷冻或高温条件下无收缩、变形、膨胀、开裂等现象，是一种性能优异的保温材料。

Claims (5)

1. 一种高强度太阳能热水器水箱聚氨酯泡沫保温材料，由聚醚多元醇组合物和异氰酸酯按重量比为1:1混合发泡而得到，其特征在于，所述聚醚多元醇组合物包括以下重量份的原料：
聚醚多元醇A 55-65份
聚醚多元醇B 35-45份
泡沫稳定剂 3-5份
催化剂 2-3份
发泡剂 25-30份
纤维/粒子混合物 5-8份
闭孔珍珠岩 8-10份
去离子水 1-3份。
2.根据权利要求1所述的高强度太阳能热水器水箱聚氨酯泡沫保温材料，其特征在于，所述聚醚多元醇A为 YD-6205 聚醚、KS-8326 聚醚和DD-450L 聚醚中的一种或几种；所述聚醚多元醇 B 为 450M 聚醚，4110 聚醚和330B 聚醚中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的高强度太阳能热水器水箱聚氨酯泡沫保温材料，其特征在于，所述纤维/粒子混合物为玻璃纤维与玻璃微珠混合物、木质纤维与二氧化硅颗粒混合物或尼龙纤维与二氧化硅颗粒混合物中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述的高强度太阳能热水器水箱聚氨酯泡沫保温材料，其特征在于，所述闭孔珍珠岩为中空孔结构，粒度为0.1-0.3mm。
5.根据权利要求1所述的高强度太阳能热水器水箱聚氨酯泡沫保温材料，其特征在于，所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多次甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或两种。
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