CN106243695A - 高性能聚氨酯外墙泡沫材料 - Google Patents

高性能聚氨酯外墙泡沫材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能聚氨酯外墙泡沫材料，由以下重量份配比的原料发泡制成：有机异氰酸酯80‑100份，聚醚多元醇A 55‑65份，聚醚多元醇B35‑45份，催化剂2‑4份，阻燃剂2‑4份，发泡剂1‑2份，黄麻纤维5‑8份，闭孔珍珠岩8‑10份，硅油3‑5份，蒸馏水10‑12份。本发明高性能聚氨酯外墙泡沫材料具有强度高、质量轻、导热低、尺寸稳定性良好、绝热效果好、耐磨防腐良好的特点，还具有高效的阻燃能力，且没有使用氯氟烃(CFC)发泡剂，节能环保。采用本产品，不但房屋的功能大大改善，而且可以减轻建筑物的自重，满足人们的审美要求。此外，本发明的制备工艺简单，成本低廉，设备要求低，生产过程环保。

Description

高性能聚氨酯外墙泡沫材料
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体是一种高性能聚氨酯外墙泡沫材料。
背景技术
普通的聚氨酯材料一般多采用官能度多、羟值高的聚醚多元醇与多异氰酸酯反应，制成交联网状结构的高分子聚合物。目前，聚氨酯作为建筑材料，生产量越来越大，其具有硬度大、压缩强度高、尺寸稳定性较好、质量轻、导热系数低、闭孔率95％以上、防腐耐磨良好等优点，用途非常广泛，可以代替橡胶、塑料、尼龙等，用于机场、酒店、建材、汽车厂、煤矿厂、水泥厂、高级公寓、别墅、园林美化等。随着全球能源紧缺，各国都十分重视能源的节约，而在建筑领域，随着房地产的不断开发，能源紧缺问题日益突出，在建筑节能领域，降低建筑采暖能耗的重要途径之一就是最大限度的减少建筑外围结构的热损失，而墙体是建筑外围护结构的主体，如何让墙体材料节能环保，是各个国家研究的建筑材料的主要问题之一。
目前，我国大规模使用的有机保温材料主要有EPS(聚苯乙烯泡沫)、PS(挤塑聚苯乙烯泡沫)和PU(聚氨酯泡沫),均属易燃有机保温材料,最大的优点是质轻、保温、隔热性好；缺点在于防火安全性差，易燃易老化且不环保。在燃烧时释放出大量有毒烟雾,可使人在短时间内中毒和窒息，这是因为在聚氨酯硬泡中，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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高抗压度、高拉伸度、收缩性能好且环保的高性能聚氨酯外墙泡沫材料。
本发明解决技术问题的技术方案是：
一种高性能聚氨酯外墙泡沫材料，由以下重量份配比的原料发泡制成：
有机异氰酸酯80-100份，聚醚多元醇A 55-65份，聚醚多元醇B35-45份，催化剂2-4份，阻燃剂2-4份，发泡剂1-2份，黄麻纤维5-8份，闭孔珍珠岩8-10份，硅油3-5份，蒸馏水10-12份。
优选地，上述高性能聚氨酯外墙泡沫材料，由以下重量份配比的原料发泡制成：
有机异氰酸酯90份，聚醚多元醇A 60份，聚醚多元醇B40份，催化剂3份，阻燃剂3份，发泡剂1.5份，黄麻纤维6份，闭孔珍珠岩9份，硅油4份，蒸馏水11份。
所述有机异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯中的一种。
所述聚醚多元醇A为YD-6205聚醚、KS-8326聚醚、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，330B聚醚中的一种或几种。
所述的催化剂为三苯酚、二甲基苄胺、五甲基二乙烯三胺、三乙烯二胺中的一种或多种。
所述阻燃剂为氮化物阻燃剂。
所述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。
所述黄麻纤维，长度在12-20mm的黄麻纤维。
所述闭孔珍珠岩为中空孔结构，粒度为0.1-0.3mm。
黄麻纤维是最廉价的天然纤维之一，种植量和用途的广泛都仅次于棉花。黄麻纤维具有较高的比强度、比弹性模量、柔顺性等性能，作为增强材料可以有效地改善聚氨酯材料的性能，并且黄麻纤维具有原料丰富且价格便宜的特点，而且增强后的聚氨酯泡沫易于降解和回收，对环境无污染等优点。
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。
上述高性能聚氨酯外墙泡沫材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照上述原料的质量份配比；
(2)依次将有机异氰酸酯、聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、催化剂、阻燃剂、发泡剂、黄麻纤维、闭孔珍珠岩、硅油、蒸馏水加入到高压喷枪的料泵中，在料泵中使用1200-1500转/min的速度搅拌15-20min，使各原料充分混合均匀，得到产品。
本发明产品的优点在于：本发明高性能聚氨酯外墙泡沫材料具有强度高、质量轻、导热低、尺寸稳定性良好、绝热效果好、耐磨防腐良好的特点，还具有高效的阻燃能力，且没有使用氯氟烃(CFC)发泡剂，节能环保。采用本产品，不但房屋的功能大大改善，而且可以减轻建筑物的自重，满足人们的审美要求。此外，本发明的制备工艺简单，成本低廉，设备要求低，生产过程环保，易于工业化生产，适于大范围推广应用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
一种高性能聚氨酯外墙泡沫材料，由以下重量份配比的原料发泡制成：
有机异氰酸酯80kg，聚醚多元醇A 55kg，聚醚多元醇B35kg，催化剂2kg，阻燃剂2kg，发泡剂1kg，黄麻纤维5kg，闭孔珍珠岩8kg，硅油3kg，蒸馏水10kg。
所述有机异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。
所述聚醚多元醇A为YD-6205聚醚。
所述聚醚多元醇B为450M聚醚。
所述的催化剂为三苯酚。
所述阻燃剂为氮化物阻燃剂。
所述发泡剂为环戊烷。
所述黄麻纤维，长度为12mm的黄麻纤维。
所述闭孔珍珠岩为中空孔结构，粒度为0.1mm。
上述高性能聚氨酯外墙泡沫材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照上述原料的质量份配比；
(2)依次将有机异氰酸酯、聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、催化剂、阻燃剂、发泡剂、黄麻纤维、闭孔珍珠岩、硅油、蒸馏水加入到高压喷枪的料泵中，在料泵中使用1200转/min的速度搅拌15min，使各原料充分混合均匀，得到产品。
实施例2
一种高性能聚氨酯外墙泡沫材料，由以下重量份配比的原料发泡制成：
有机异氰酸酯90kg，聚醚多元醇A 60kg，聚醚多元醇B40kg，催化剂3kg，阻燃剂3kg，发泡剂1.5kg，黄麻纤维6kg，闭孔珍珠岩9kg，硅油4kg，蒸馏水11kg。
所述有机异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。
所述聚醚多元醇A为KS-8326聚醚。
所述聚醚多元醇B为4110聚醚。
所述的催化剂为二甲基苄胺。
所述阻燃剂为氮化物阻燃剂。
所述发泡剂为异戊烷。
所述黄麻纤维，长度为16mm的黄麻纤维。
所述闭孔珍珠岩为中空孔结构，粒度为0.2mm。
上述高性能聚氨酯外墙泡沫材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照上述原料的质量份配比；
(2)依次将有机异氰酸酯、聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、催化剂、阻燃剂、发泡剂、黄麻纤维、闭孔珍珠岩、硅油、蒸馏水加入到高压喷枪的料泵中，在料泵中使用1350转/min的速度搅拌18min，使各原料充分混合均匀，得到产品。
实施例3
一种高性能聚氨酯外墙泡沫材料，由以下重量份配比的原料发泡制成：
有机异氰酸酯100kg，聚醚多元醇A 65kg，聚醚多元醇B45kg，催化剂4kg，阻燃剂4kg，发泡剂2kg，黄麻纤维8kg，闭孔珍珠岩10kg，硅油5kg，蒸馏水12kg。
所述有机异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。
所述聚醚多元醇A为DD-450L聚醚。
所述聚醚多元醇B为330B聚醚。
所述的催化剂为五甲基二乙烯三胺。
所述阻燃剂为氮化物阻燃剂。
所述发泡剂为环戊烷。
所述黄麻纤维，长度为20mm的黄麻纤维。
所述闭孔珍珠岩为中空孔结构，粒度为0.3mm。
上述高性能聚氨酯外墙泡沫材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照上述原料的质量份配比；
(2)依次将有机异氰酸酯、聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、催化剂、阻燃剂、发泡剂、黄麻纤维、闭孔珍珠岩、硅油、蒸馏水加入到高压喷枪的料泵中，在料泵中使用1500转/min的速度搅拌20min，使各原料充分混合均匀，得到产品。
分别对实施例1-3制备得到的高性能聚氨酯外墙泡沫材料的物理性能参数进行检测，并与现有普通聚氨酯建筑材料对比，测试结果如表1所示。
由表可见，本发明以上实施例制备的高性能聚氨酯外墙泡沫材料的抗压强度、热释放速率、导热系数、及闭孔率等指标都比现有的建筑材料有明显地提高，经冷冻或高温条件下无收缩、变形、膨胀、开裂等现象，是一种性能好的建筑材料。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高性能聚氨酯外墙泡沫材料，其特征是：由以下重量份配比的原料发泡制成：
有机异氰酸酯80-100份，聚醚多元醇A 55-65份，聚醚多元醇B35-45份，催化剂2-4份，阻燃剂2-4份，发泡剂1-2份，黄麻纤维5-8份，闭孔珍珠岩8-10份，硅油3-5份，蒸馏水10-12份；
上述高性能聚氨酯外墙泡沫材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照上述原料的质量份配比；
(2)依次将有机异氰酸酯、聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、催化剂、阻燃剂、发泡剂、黄麻纤维、闭孔珍珠岩、硅油、蒸馏水加入到高压喷枪的料泵中，在料泵中使用1200-1500转/min的速度搅拌15-20min，使各原料充分混合均匀，得到产品。
2.根据权利要求1所述的高性能聚氨酯外墙泡沫材料，其特征是：由以下重量份配比的原料发泡制成：
有机异氰酸酯90份，聚醚多元醇A 60份，聚醚多元醇B40份，催化剂3份，阻燃剂3份，发泡剂1.5份，黄麻纤维6份，闭孔珍珠岩9份，硅油4份，蒸馏水11份。
3.根据权利要求1所述的高性能聚氨酯外墙泡沫材料，其特征是：所述有机异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的高性能聚氨酯外墙泡沫材料，其特征是：所述聚醚多元醇A为YD-6205聚醚、KS-8326聚醚、DD-450L聚醚中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的高性能聚氨酯外墙泡沫材料，其特征是：所述聚醚多元醇B为450M聚醚，4110聚醚，330B聚醚中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的高性能聚氨酯外墙泡沫材料，其特征是：所述的催化剂为三苯酚、二甲基苄胺、五甲基二乙烯三胺、三乙烯二胺中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的高性能聚氨酯外墙泡沫材料，其特征是：所述阻燃剂为氮化物阻燃剂。
8.根据权利要求1所述的高性能聚氨酯外墙泡沫材料，其特征是：所述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。
9.根据权利要求1所述的高性能聚氨酯外墙泡沫材料，其特征是：所述黄麻纤维，长度在12-20mm的黄麻纤维。
10.根据权利要求1所述的高性能聚氨酯外墙泡沫材料，其特征是：所述闭孔珍珠岩为中空孔结构，粒度为0.1-0.3mm。
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