CN106189183A - 一种太阳能热水器水箱用保温材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能热水器水箱用保温材料，由以下原料制成：聚氨酯、聚醚、多元醇、蒙脱土、碳化硅纤维、膨胀珍珠岩、添加剂。本发明制得的太阳能热水器水箱用保温材料的加工工艺性能良好，在发泡后水箱在静置过程中无外脱，孔口外观良好，经冷冻后水箱无外脱，无料裂、塌泡现象；本发明的太阳能热水器水箱用保温材料制备过程工艺简单，操作方便，且绿色环保，臭氧破坏效应ODP值为零，无毒副作用，是一种性能优异的环保保温材料。

Description

一种太阳能热水器水箱用保温材料
技术领域
本发明属于环保技术领域和太阳能热水器水箱保温材料制备技术领域，具体涉及一种太阳能热水器水箱用保温材料。
背景技术
聚氨酯保温材料是一种很重要的合成材料，具有优异的物理机械性能和耐化学性能，尤其是导热系数低，是一种优质的隔热材料，广泛应用于冰箱、冷柜及汽车行业、建筑行业。在聚氨酯硬泡中，常用的发泡剂为氯氟烃（CFC）发泡剂，但是由于氯氟烃（CFC）发泡剂对大气臭氧层有破坏作用，为了维护生态环境，国际公约已经对其生产和使用做出了严格的限制和规定。因此，聚氨酯工业面临的一个重要任务就是选择CFC的代用品，减少和停止CFC的应用。以零或低 ODP 值的发泡剂替代氯氟烃是聚氨酯泡沫塑料行业最重大的课题，促使泡沫塑料生产技术发生重大变化。
在聚氨酯硬泡中，常用的CFC-11替代发泡剂主要有HCFC-141b为代表的 HCFC类发泡剂、以戊烷为代表的烃类发泡剂以及水发泡剂。以水作发泡剂，实际上是以水和异氰酸酯反应生成的CO2气体作发泡剂，因此水是最具吸引力的 CFC-11最终替代物。
现有技术中，有很多以水作为发泡剂的太阳能保温材料，但全水发泡技术存在很多缺点，像泡沫绝热性能不好，体系黏度太大，流动性不好，CO2扩散太快，泡沫尺寸稳定性不好，制约着全水发泡技术的推广应用。
发明内容
本发明提供一种太阳能热水器水箱用保温材料，以解决现有太阳能热水器水箱用保温材料绝热性能不好，体系黏度太大，流动性不好，泡沫尺寸稳定性不好等问题。本发明的太阳能热水器水箱用保温材料制备过程工艺简单，操作方便，且绿色环保，臭氧破坏效应ODP值为零，无毒副作用，是一种性能优异的环保保温材料。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种太阳能热水器水箱用保温材料，以重量为单位，由以下原料制成：聚氨酯155-295份、聚醚85-175份、多元醇62-145份、蒙脱土16-28份、碳化硅纤维10-20份、膨胀珍珠岩8-15份、马来酸酐接枝相容剂1-2份、磷石膏0.8-1.5份、丙烯酸型架桥剂0.8-1.5份、N，N-二甲基环己胺0.4-0.8份、聚合氯化铝0.6-1.4份、炭化硅晶须0.6-1.2份、己二酸二辛酯0.6-1份、聚磷酸铵0.5-1.5分、肪酸类稳定剂0.2-0.4份、苯乙烯0.2-0.4份、发泡剂2-4份、发泡调节剂1-2份、抗氧化剂0.4-0.8份、稳泡剂0.3-0.5份；
所述聚醚以重量为单位，由以下原料制成：乙烯基树脂25-40份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯2-4份、环氧硅烷类偶联剂2-4份、过氧化二异丙苯1.5-3份、硅酮酰胺1-2份、三乙烯二胺·六水0.6-1份、二月桂酸二丁基锡0.5-0.8份、水1-3份；
所述多元醇的分子量为1000-1200，羟值为490mgKOH/g，25℃黏度为3600mPa·s；
所述蒙脱土为纳米级蒙脱土；
所述碳化硅纤维的直径为0.2-2.8μm，长度为0.4-1.8mm；
所述膨胀珍珠岩具有中空孔的结构，其颗粒的直径为0.1-9 nm；
所述磷石膏为安定剂；
所述N，N-二甲基环己胺为催化剂；
所述聚合氯化铝为聚合剂；
所述炭化硅晶须为增韧剂；
所述己二酸二辛酯为增塑剂；
所述聚磷酸铵为阻燃剂；
所述苯乙烯为终止剂；
所述太阳能热水器水箱用保温材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚氨酯、聚醚、多元醇混合，在温度为160-200℃，转速为200-400r/min下搅拌8-14min，制得混合物Ⅰ；
S2：在氮气保护下，向步骤1制得的混合物Ⅰ中加入碳化硅纤维、马来酸酐接枝相容剂、磷石膏、丙烯酸型架桥剂、N，N-二甲基环己胺、聚合氯化铝、炭化硅晶须、己二酸二辛酯、发泡剂、发泡调节剂、稳泡剂，在超声波功率为100-300W，温度为130-150℃，转速为200-300r/min下搅拌3-4h，制得混合物Ⅱ；
S3：向步骤2制得的混合物Ⅱ中加入蒙脱土、膨胀珍珠岩、抗氧化剂、聚磷酸铵、肪酸类稳定剂、苯乙烯，在温度为110-120℃，转速为100-200r/min下搅拌0.6-0.8h，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤3制得的混合物Ⅲ放入模具内成型，制得太阳能热水器水箱用保温材料。
进一步地，所述发泡剂偶氮二甲酰胺。
进一步地，所述发泡调节剂为丙烯酸酯类发泡调节剂。
进一步地，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
进一步地，所述稳泡剂为硅酮酰胺。
进一步地，所述碳化硅纤维的直径为1.5-2.8μm，长度为1-1.8mm。
进一步地，所述膨胀珍珠岩的直径为5-9 nm。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的太阳能热水器水箱用保温材料制备过程工艺简单，操作方便，且绿色环保，臭氧破坏效应ODP值为零，无毒副作用；
（2）本发明制得的太阳能热水器水箱用保温材料的加工工艺性能良好，在发泡后水箱在静置过程中无外脱，孔口外观良好，经冷冻后水箱无外脱，无料裂、塌泡现象。在常温、高温100℃、低温零下25℃时无收缩、变形、膨胀等现象，尺寸稳定性较高，另外其压缩强度高，脆性小，导热系数低，是一种性能优异的保温材料；
（3）本发明的生产方法简单，原料储存安全，避免原料搬运以及原料挥发、消散等，可实现自动化连续生产。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实施例加以说明，这些实施例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述太阳能热水器水箱用保温材料，以重量为单位，由以下原料制成：聚氨酯155-295份、聚醚85-175份、多元醇62-145份、蒙脱土16-28份、碳化硅纤维10-20份、膨胀珍珠岩8-15份、马来酸酐接枝相容剂1-2份、磷石膏0.8-1.5份、丙烯酸型架桥剂0.8-1.5份、N，N-二甲基环己胺0.4-0.8份、聚合氯化铝0.6-1.4份、炭化硅晶须0.6-1.2份、己二酸二辛酯0.6-1份、聚磷酸铵0.5-1.5分、肪酸类稳定剂0.2-0.4份、苯乙烯0.2-0.4份、偶氮二甲酰胺2-4份、丙烯酸酯类发泡调节剂1-2份、抗氧化剂（抗氧剂1010）0.4-0.8份、硅酮酰胺0.3-0.5份；
所述聚醚以重量为单位，由以下原料制成：乙烯基树脂 25-40份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯2-4份、环氧硅烷类偶联剂2-4份、过氧化二异丙苯1.5-3份、硅酮酰胺1-2份、三乙烯二胺·六水0.6-1份、二月桂酸二丁基锡0.5-0.8份、水1-3份；
所述多元醇的分子量为1000-1200，羟值为490mgKOH/g，25℃黏度为3600mPa·s；
所述蒙脱土为纳米级蒙脱土；
所述碳化硅纤维的直径为0.2-2.8μm，长度为0.4-1.8mm；
所述膨胀珍珠岩具有中空孔的结构，其颗粒的直径为0.1-9 nm；
所述太阳能热水器水箱用保温材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚氨酯、聚醚、多元醇混合，在温度为160-200℃，转速为200-400r/min下搅拌8-14min，制得混合物Ⅰ；
S2：在氮气保护下，向步骤1 制得的混合物Ⅰ中加入碳化硅纤维、马来酸酐接枝相容剂、磷石膏、丙烯酸型架桥剂、N，N-二甲基环己胺、聚合氯化铝、炭化硅晶须、己二酸二辛酯、偶氮二甲酰胺、丙烯酸酯类发泡调节剂、硅酮酰胺，在超声波功率为100-300W，温度为130-150℃，转速为200-300r/min下搅拌3-4h，制得混合物Ⅱ；
S3：向步骤2 制得的混合物Ⅱ中加入蒙脱土、膨胀珍珠岩、抗氧剂1010、聚磷酸铵、肪酸类稳定剂、苯乙烯，在温度为110-120℃，转速为100-200r/min下搅拌0.6-0.8h，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤3制得的混合物Ⅲ放入模具内成型，制得太阳能热水器水箱用保温材料。
实施例1
一种太阳能热水器水箱用保温材料，以重量为单位，由以下原料制成：聚氨酯225份、聚醚130份、多元醇100份、蒙脱土22份、碳化硅纤维15份、膨胀珍珠岩12份、马来酸酐接枝相容剂1.5份、磷石膏1.2份、丙烯酸型架桥剂1.2份、N，N-二甲基环己胺0.6份、聚合氯化铝1份、炭化硅晶须0.9份、己二酸二辛酯0.8份、聚磷酸铵1分、肪酸类稳定剂0.3份、苯乙烯0.3份、偶氮二甲酰胺3份、丙烯酸酯类发泡调节剂1.5份、抗氧化剂（抗氧剂1010）0.6份、硅酮酰胺0.4份；
所述聚醚以重量为单位，由以下原料制成：乙烯基树脂32份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯3份、环氧硅烷类偶联剂3份、过氧化二异丙苯2.3份、硅酮酰胺1.5份、三乙烯二胺·六水0.8份、二月桂酸二丁基锡0.7份、水2份；
所述多元醇的分子量为1000-1200，羟值为490mgKOH/g，25℃黏度为3600mPa·s；
所述蒙脱土为纳米级蒙脱土；
所述碳化硅纤维的直径为0.2-1.5μm，长度为0.4-1mm；
所述膨胀珍珠岩具有中空孔的结构，其颗粒的直径为0.1-5 nm；
所述太阳能热水器水箱用保温材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚氨酯、聚醚、多元醇混合，在温度为180℃，转速为300r/min下搅拌12min，制得混合物Ⅰ；
S2：在氮气保护下，向步骤1制得的混合物Ⅰ中加入碳化硅纤维、马来酸酐接枝相容剂、磷石膏、丙烯酸型架桥剂、N，N-二甲基环己胺、聚合氯化铝、炭化硅晶须、己二酸二辛酯、偶氮二甲酰胺、丙烯酸酯类发泡调节剂、硅酮酰胺，在超声波功率为200W，温度为140℃，转速为300r/min下搅拌3.5h，制得混合物Ⅱ；
S3：向步骤2制得的混合物Ⅱ中加入蒙脱土、膨胀珍珠岩、抗氧剂1010、聚磷酸铵、肪酸类稳定剂、苯乙烯，在温度为115℃，转速为200r/min下搅拌0.7h，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤3制得的混合物Ⅲ放入模具内成型，制得太阳能热水器水箱用保温材料。
实施例2
一种太阳能热水器水箱用保温材料，以重量为单位，由以下原料制成：聚氨酯155份、聚醚85份、多元醇62份、蒙脱土16份、碳化硅纤维10份、膨胀珍珠岩8份、马来酸酐接枝相容剂1份、磷石膏0.8份、丙烯酸型架桥剂0.8份、N，N-二甲基环己胺0.4份、聚合氯化铝0.6份、炭化硅晶须0.6份、己二酸二辛酯0.6份、聚磷酸铵0.5分、肪酸类稳定剂0.2份、苯乙烯0.2份、偶氮二甲酰胺2份、丙烯酸酯类发泡调节剂1份、抗氧化剂（抗氧剂1010）0.4份、硅酮酰胺0.3份；
所述聚醚以重量为单位，由以下原料制成：乙烯基树脂25份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯2份、环氧硅烷类偶联剂2份、过氧化二异丙苯1.5份、硅酮酰胺1份、三乙烯二胺·六水0.6份、二月桂酸二丁基锡0.5份、水1份；
所述多元醇的分子量为1000-1200，羟值为490mgKOH/g，25℃黏度为3600mPa·s；
所述蒙脱土为纳米级蒙脱土；
所述碳化硅纤维的直径为1.5-2.8μm，长度为1-1.8mm；
所述膨胀珍珠岩具有中空孔的结构，其颗粒的直径为5-9 nm；
所述太阳能热水器水箱用保温材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚氨酯、聚醚、多元醇混合，在温度为160℃，转速为200r/min下搅拌14min，制得混合物Ⅰ；
S2：在氮气保护下，向步骤1 制得的混合物Ⅰ中加入碳化硅纤维、马来酸酐接枝相容剂、磷石膏、丙烯酸型架桥剂、N，N-二甲基环己胺、聚合氯化铝、炭化硅晶须、己二酸二辛酯、偶氮二甲酰胺、丙烯酸酯类发泡调节剂、硅酮酰胺，在超声波功率为100W，温度为130℃，转速为200r/min下搅拌4h，制得混合物Ⅱ；
S3：向步骤2 制得的混合物Ⅱ中加入蒙脱土、膨胀珍珠岩、抗氧剂1010、聚磷酸铵、肪酸类稳定剂、苯乙烯，在温度为110℃，转速为100r/min下搅拌0.8h，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤3制得的混合物Ⅲ放入模具内成型，制得太阳能热水器水箱用保温材料。
实施例3
一种太阳能热水器水箱用保温材料，以重量为单位，由以下原料制成：聚氨酯295份、聚醚175份、多元醇145份、蒙脱土28份、碳化硅纤维20份、膨胀珍珠岩15份、马来酸酐接枝相容剂2份、磷石膏1.5份、丙烯酸型架桥剂1.5份、N，N-二甲基环己胺0.8份、聚合氯化铝1.4份、炭化硅晶须1.2份、己二酸二辛酯1份、聚磷酸铵1.5分、肪酸类稳定剂0.4份、苯乙烯0.4份、偶氮二甲酰胺4份、丙烯酸酯类发泡调节剂2份、抗氧化剂（抗氧剂1010）0.8份、硅酮酰胺0.5份；
所述聚醚以重量为单位，由以下原料制成：乙烯基树脂40份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯4份、环氧硅烷类偶联剂4份、过氧化二异丙苯3份、硅酮酰胺2份、三乙烯二胺·六水1份、二月桂酸二丁基锡0.8份、水3份；
所述多元醇的分子量为1000-1200，羟值为490mgKOH/g，25℃黏度为3600mPa·s；
所述蒙脱土为纳米级蒙脱土；
所述碳化硅纤维的直径为1-2μm，长度为0.6-1.2mm；
所述膨胀珍珠岩具有中空孔的结构，其颗粒的直径为3-6 nm；
所述太阳能热水器水箱用保温材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚氨酯、聚醚、多元醇混合，在温度为200℃，转速为400r/min下搅拌8min，制得混合物Ⅰ；
S2：在氮气保护下，向步骤1 制得的混合物Ⅰ中加入碳化硅纤维、马来酸酐接枝相容剂、磷石膏、丙烯酸型架桥剂、N，N-二甲基环己胺、聚合氯化铝、炭化硅晶须、己二酸二辛酯、偶氮二甲酰胺、丙烯酸酯类发泡调节剂、硅酮酰胺，在超声波功率为300W，温度为150℃，转速为300r/min下搅拌3h，制得混合物Ⅱ；
S3：向步骤2 制得的混合物Ⅱ中加入蒙脱土、膨胀珍珠岩、抗氧剂1010、聚磷酸铵、肪酸类稳定剂、苯乙烯，在温度为120℃，转速为200r/min下搅拌0.6h，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤3制得的混合物Ⅲ放入模具内成型，制得太阳能热水器水箱用保温材料。
对实施例1-3制得太阳能热水器水箱用保温材料进行性能测试，结果如下表所示。
从上表结果可以看出，本发明制得的太阳能热水器水箱用保温材料的加工工艺性能良好，在发泡后水箱在静置过程中无外脱，孔口外观良好，经冷冻后水箱无外脱，无料裂、塌泡现象。在常温、高温100℃、低温零下25℃时无收缩、变形、膨胀等现象，尺寸稳定性较高，另外其压缩强度高，脆性小，导热系数低，是一种性能优异的保温材料。
以上内容不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种太阳能热水器水箱用保温材料，其特征在于，以重量为单位，由以下原料制成：聚氨酯155-295份、聚醚85-175份、多元醇62-145份、蒙脱土16-28份、碳化硅纤维10-20份、膨胀珍珠岩8-15份、马来酸酐接枝相容剂1-2份、磷石膏0.8-1.5份、丙烯酸型架桥剂0.8-1.5份、N，N-二甲基环己胺0.4-0.8份、聚合氯化铝0.6-1.4份、炭化硅晶须0.6-1.2份、己二酸二辛酯0.6-1份、聚磷酸铵0.5-1.5分、肪酸类稳定剂0.2-0.4份、苯乙烯0.2-0.4份、发泡剂2-4份、发泡调节剂1-2份、抗氧化剂0.4-0.8份、稳泡剂0.3-0.5份；
所述聚醚以重量为单位，由以下原料制成：乙烯基树脂25-40份、偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯2-4份、环氧硅烷类偶联剂2-4份、过氧化二异丙苯1.5-3份、硅酮酰胺1-2份、三乙烯二胺·六水0.6-1份、二月桂酸二丁基锡0.5-0.8份、水1-3份；
所述多元醇的分子量为1000-1200，羟值为490mgKOH/g，25℃黏度为3600mPa·s；
所述蒙脱土为纳米级蒙脱土；
所述碳化硅纤维的直径为0.2-2.8μm，长度为0.4-1.8mm；
所述膨胀珍珠岩具有中空孔的结构，其颗粒的直径为0.1-9 nm；
所述太阳能热水器水箱用保温材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚氨酯、聚醚、多元醇混合，在温度为160-200℃，转速为200-400r/min下搅拌8-14min，制得混合物Ⅰ；
S2：在氮气保护下，向步骤1 制得的混合物Ⅰ中加入碳化硅纤维、马来酸酐接枝相容剂、磷石膏、丙烯酸型架桥剂、N，N-二甲基环己胺、聚合氯化铝、炭化硅晶须、己二酸二辛酯、发泡剂、发泡调节剂、稳泡剂，在超声波功率为100-300W，温度为130-150℃，转速为200-300r/min下搅拌3-4h，制得混合物Ⅱ；
S3：向步骤2 制得的混合物Ⅱ中加入蒙脱土、膨胀珍珠岩、抗氧化剂、聚磷酸铵、肪酸类稳定剂、苯乙烯，在温度为110-120℃，转速为100-200r/min下搅拌0.6-0.8h，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤3制得的混合物Ⅲ放入模具内成型，制得太阳能热水器水箱用保温材料。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水器水箱用保温材料，其特征在于，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
3.根据权利要求1所述的太阳能热水器水箱用保温材料，其特征在于，所述发泡调节剂为丙烯酸酯类发泡调节剂。
4.根据权利要求1所述的太阳能热水器水箱用保温材料，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
5.根据权利要求1所述的太阳能热水器水箱用保温材料，其特征在于，所述稳泡剂为硅酮酰胺。
6.根据权利要求1所述的太阳能热水器水箱用保温材料，其特征在于，所述碳化硅纤维的直径为1.5-2.8μm，长度为1-1.8mm。
7.根据权利要求1所述的太阳能热水器水箱用保温材料，其特征在于，所述膨胀珍珠岩的直径为5-9 nm。
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