CN106496496A - 聚氨酯绝热保温发泡材料及其制备方法 - Google Patents

聚氨酯绝热保温发泡材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种聚氨酯绝热保温发泡材料及其制备方法，由A组分和B组分组成，按照重量份数计算，A组分由溴化环氧树脂5～18份、聚醚多元醇60～80份、预处理的膨胀珍珠岩5～10份、催化剂1～4份、阻燃剂15～30份、稳定剂1～3份以及发泡剂15～30份组成，B组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，发泡剂由五氟丙烷1～5份、五氟丁烷6～12份与二氯乙烷2～6份组成，膨胀珍珠岩的预处理方法为：筛网筛分粒度为50～150目的膨胀珍珠岩，加入水中翻搅10～15分钟，静置10～20分钟，捞取漂浮在水上的膨胀珍珠岩并且于105℃～120℃的条件下烘至恒重，然后冷却到室温，即得到经过预处理的膨胀珍珠岩。该保温发泡材料提高阻燃性同时保持其优异的力学性能。

Description

聚氨酯绝热保温发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明属于外墙体保温材料技术领域，具体涉及一种聚氨酯绝热保温发泡材料及其制备方法。
背景技术
我国正在制定一系列强制性的建筑节能措施，这无疑给PU泡沫塑料在建筑节能中大规模使用创造了一个发展机遇。然而聚氨酯硬泡是一种容易燃烧的有机材料，它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。在我国PU泡沫塑料的实际使用中，火灾事故不断发生。因此如果不能有效、切实地解决其防火安全性的问题，找不到一个具有充分科学根据的途径来解决其使用过程中的防火安全性问题，那么PU泡沫塑料就无法在我国建筑节能中获得大规模推广应用。所以聚氨酯泡沫塑料的耐燃、防火等问题成为迫切需要解决的重要课题，这个问题是硬质聚氨酯泡沫塑料今后能否继续发展的关键因素之一。
聚氨酯泡沫的密度通常比以CFC-11(即三氯氟甲烷)体系为发泡剂制备的聚氨酯泡沫的密度高10％左右，而且用戊烷作为发泡剂制备的聚氨酯泡沫在聚醚多元醇中溶解性差。采用水和超临界CO2为发泡剂制备的聚氨酯泡沫，在低密度时，强度、尺寸稳定性和绝热性能都比较差，且在制备过程中需消耗较多的异氰酸酯。此外，CO2分子体积较小，易从泡孔中缓慢逸出，导致泡沫的绝热性能下降。HFCs类发泡剂的气相导热系数比戊烷低，与HCFC-141b类的接近但稍高一点。HFCs类发泡剂与戊烷相比安全性更高，且低毒、零ODP值。HFCs中的HFC-365mfc(即1，1，1，3，3-五氟丁烷)气相导热系数低，25℃时只有10.6mW/m·K，且具有较高的沸点(40.2℃)，可以在常温常压下作为发泡剂使用制备聚氨酯泡沫。
未经增强的硬质聚氨酯泡沫由于压缩强度较低，限制了其应用范围。增强聚氨酯泡沫的有效途径是在反应原料中添加无机增强剂填料，然而用做增强剂的无机填料往往具有较高的导热系数，使得增强泡沫的力学性能的同时削弱了其绝热性能。
专利ZL200610043347.X、提出了一种聚氨酯硬泡外墙外保温系统材料，包括聚氨酯防潮底漆、聚氨酯硬体材料、界面剂、内含玻璃纤维网格布的抗裂聚合物水泥砂浆和饰面涂料。其特点是解决了外墙保温墙面裂缝的产生，提高了表面平整度和装饰性。但是该专利对材料的防火阻燃性没有提及，保温体系也没有防火阻燃的相关措施。CN101139186A公开了一种发泡聚氨酯、膨胀珍珠岩复合保温板及其生产工艺，其使用的珍珠岩颗粒粒径范围较大，为1～12mm，添加质量为聚氨酯反应原料的3～4倍，得到的聚氨酯泡沫材料导热系数较高，达到46～60mW/m·K，并且密度较大。CN102531467A公开了一种发泡聚氨酯、膨胀珍珠岩复合保温阻燃板及其制备方法，但是其使用的发泡剂不是环保型的发泡剂，并且得到的聚氨酯泡沫材料导热系数较高，为24～42mW/m·K，失去了聚氨酯泡沫材料本身的优异的绝热性能。
发明内容
针对目前国内外结合聚氨酯硬泡保温系统的存在的主要问题，结合目前聚氨酯硬泡防火阻燃技术的研究进展，聚氨酯保温材料达到国标B1级或更高的防火等级，单一的添加阻燃剂技术不能解决问题，并且存在聚氨酯硬泡保温材料防火阻燃性能与力学性能相互矛盾的问题，本发明提出一种聚氨酯绝热保温发泡材料，该复合材料提高阻燃性同时保持其优异的力学性能以及绝热性能。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种聚氨酯绝热保温发泡材料，由A组分和B组分组成，按照重量份数计算，A组分由溴化环氧树脂5～18份、聚醚多元醇60～80份、预处理的膨胀珍珠岩5～10份、催化剂1～4份、阻燃剂15～30份、稳定剂1～3份以及发泡剂15～30份组成，B组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，所述发泡剂由五氟丙烷1～5份、五氟丁烷6～12份与二氯乙烷2～6份组成，所述膨胀珍珠岩的预处理方法为：筛网筛分粒度为50～150目的膨胀珍珠岩，加入水中翻搅10～15分钟，静置10～20分钟，捞取漂浮在水上的膨胀珍珠岩并且于105℃～120℃的条件下烘至恒重，然后冷却到室温，即得到经过预处理的膨胀珍珠岩。
进一步，所述聚醚多元醇为5官能度，分子量为600～700的聚醚多元醇。
进一步，溴化环氧树脂由四溴双酚与环氧氯丙烷为原料制备得到，其环氧当量为450～480g/eq，溴含量为48～52wt％。
进一步，所述催化剂为月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、醋酸锡、二乙酸二丁基锡或二乙酸二辛基锡。
进一步，所述阻燃剂为磷酸三(2-氯乙基)酯、甲基磷酸二甲酯、三(2，3-二溴丙基)聚异氰脲酸酯或三溴新戊醇。
进一步，稳定剂为硅油。
本发明的另一个目的是提供一种聚氨酯绝热保温发泡材料的制备方法，包括以下步骤：将溴化环氧树脂、聚醚多元醇、二氯乙烷与五氟丁烷预混合，同时加入预处理的膨胀珍珠岩、稳定剂、催化剂、阻燃剂和五氟丙烷得到A组分，将多苯基多亚甲基多异氰酸酯作为B组分，将A组分与B组分混合发泡，异氰酸酯指数为1.05～1.15，得到聚氨酯绝热保温发泡材料。
进一步，A组分与B组分的混合重量比为1∶1～1.6。
本发明中膨胀珍珠岩的预处理方法为：筛网筛分粒度为50～150目的膨胀珍珠岩，加入水中翻搅10～15分钟，静置10～20分钟，捞取漂浮在水上的膨胀珍珠岩并且于105℃～120℃的条件下烘至恒重，然后冷却到室温，即得到经过预处理的膨胀珍珠岩。使得物料在短时间内均匀加热，泡沫起发快，泡沫成长动力能够有效克服膨胀珍珠岩的重力阻力，聚氨酯形成的泡沫结构理想，而且能够与膨胀珍珠岩和阻燃剂实现良好复合，保持了优异的压缩性能与绝热性能，导热系数小于16～18mW/m·K。
本发明采用环氧树脂改性聚氨酯硬泡的主要目的为环氧基团与异氰酸酯反应生成高耐热的聚噁唑酮化合物，因此引入不同的环氧树脂可以得到不同耐热性的聚氨酯泡沫塑料；如果采用普通的环氧树脂会降低聚氨酯硬泡的阻燃性能，因此本发明采用已经市场化的阻燃性环氧树脂溴化环氧树脂，即提高聚氨酯硬泡的耐热性又提高其阻燃性。
本发明所述聚醚多元醇还包括含叔胺基聚醚多元醇，可以由多元伯或仲胺与环氧化合物开环反应制得，多元胺的碳原子数在2～18之间，具体包括乙二胺聚氧化丙烯四醇或二乙烯三胺聚氧化丙烯五醇。
在本发明中，所述的阻燃剂为磷酸三(2-氯乙基)酯、甲基磷酸二甲酯、三(2.3二溴丙基)聚异氰脲酸酯或三溴新戊醇，这些阻燃剂属于添加型或反应型阻燃剂，与聚氨酯体系相容性好，加入后体系能保持长时间的稳定性，并且对聚氨酯硬泡本身的力学性能影响较小，在聚氨酯硬泡系统中使用阻燃抑烟效果显著。
本发明的有益效果是产品同时具有较高的阻燃性能和优异的力学性能。
具体实施方式
实施例1
一种聚氨酯绝热保温发泡材料，由A组分和B组分组成，按照重量份数计算，A组分由溴化环氧树脂5份、聚醚多元醇60份、膨胀珍珠岩7份、月桂酸二丁基锡1份、甲基磷酸二甲酯15份、硅油1份以及发泡剂15份组成，B组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，所述发泡剂由五氟丙烷1份、五氟丁烷6份与二氯乙烷4份组成。A组分与B组分的混合重量比为1∶1。
膨胀珍珠岩的预处理方法为：筛网筛分粒度为50～150目的膨胀珍珠岩，加入水中翻搅10分钟，静置10分钟，捞取漂浮在水上的膨胀珍珠岩并且于105℃的条件下烘至恒重，然后冷却到室温，即得到经过预处理的膨胀珍珠岩
制备方法，包括以下步骤：将溴化环氧树脂、聚醚多元醇、二氯乙烷与五氟丁烷预混合，同时加入预处理的膨胀珍珠岩、硅油、月桂酸二丁基锡、甲基磷酸二甲酯和五氟丙烷得到A组分，将多苯基多亚甲基多异氰酸酯作为B组分，将A组分与B组分混合发泡，异氰酸酯指数为1.05，得到聚氨酯绝热保温发泡材料。
实施例2
一种聚氨酯绝热保温发泡材料，由A组分和B组分组成，按照重量份数计算，A组分由溴化环氧树脂12份、聚醚多元醇70份、膨胀珍珠岩5份、辛酸亚锡2份、磷酸三(2-氯乙基)酯24份、硅油2份以及发泡剂24份组成，B组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，所述发泡剂由五氟丙烷3份、五氟丁烷9份与二氯乙烷2份组成。A组分与B组分的混合重量比为1∶1.4。
膨胀珍珠岩的预处理方法为：筛网筛分粒度为50～150目的膨胀珍珠岩，加入水中翻搅15分钟，静置20分钟，捞取漂浮在水上的膨胀珍珠岩并且于120℃的条件下烘至恒重，然后冷却到室温，即得到经过预处理的膨胀珍珠岩。
制备方法，包括以下步骤：将溴化环氧树脂、聚醚多元醇、二氯乙烷与五氟丁烷预混合，同时加入预处理的膨胀珍珠岩、硅油、辛酸亚锡、磷酸三(2-氯乙基)酯和五氟丙烷得到A组分，将多苯基多亚甲基多异氰酸酯作为B组分，将A组分与B组分混合发泡，异氰酸酯指数为1.1，得到聚氨酯绝热保温发泡材料。
实施例3
一种聚氨酯绝热保温发泡材料，由A组分和B组分组成，按照重量份数计算，A组分由溴化环氧树脂18份、聚醚多元醇80份、膨胀珍珠岩10份、二乙酸二辛基锡4份、三溴新戊醇30份、硅油3份以及发泡剂30份组成，B组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，所述发泡剂由五氟丙烷5份、五氟丁烷12份与二氯乙烷6份组成。A组分与B组分的混合重量比为1∶1.6。
制备方法，包括以下步骤：将溴化环氧树脂、聚醚多元醇、二氯乙烷与五氟丁烷预混合，同时加入预处理的膨胀珍珠岩、硅油、二乙酸二辛基锡、三溴新戊醇和五氟丙烷得到A组分，将多苯基多亚甲基多异氰酸酯作为B组分，将A组分与B组分混合发泡，异氰酸酯指数为1.15，得到聚氨酯绝热保温发泡材料。
实施例4
将实施例1-3制备得到的聚氨酯绝热保温发泡材料进行抗压强度以及氧化指数等性能测定，结果见表1。
表1实施例1-3聚氨酯绝热保温发泡材料性能参数
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种聚氨酯绝热保温发泡材料，由A组分和B组分组成，其特征在于，按照重量份数计算，A组分由溴化环氧树脂5～18份、聚醚多元醇60～80份、石墨1～4份、预处理的膨胀珍珠岩5～10份、催化剂1～4份、阻燃剂15～30份、稳定剂1～3份以及发泡剂15～30份组成，B组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，所述发泡剂由五氟丙烷1～5份、五氟丁烷6～12份与二氯乙烷2～6份组成，所述膨胀珍珠岩的预处理方法为：筛网筛分粒度为50～150目的膨胀珍珠岩，加入水中翻搅10～15分钟，静置10～20分钟，捞取漂浮在水上的膨胀珍珠岩并且于105℃～120℃的条件下烘至恒重，然后冷却到室温，即得到经过预处理的膨胀珍珠岩。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯绝热保温发泡材料，其特征在于，所述聚醚多元醇为5官能度，分子量为600～700的聚醚多元醇。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯绝热保温发泡材料，其特征在于，所述溴化环氧树脂由四溴双酚与环氧氯丙烷为原料制备得到，其环氧当量为450～480g/eq，溴含量为48～52wt％。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯绝热保温发泡材料，其特征在于，所述催化剂为月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、醋酸锡、二乙酸二丁基锡或二乙酸二辛基锡。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯绝热保温发泡材料，其特征在于，所述阻燃剂为磷酸三(2-氯乙基)酯、甲基磷酸二甲酯、三(2，3-二溴丙基)聚异氰脲酸酯或三溴新戊醇。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯绝热保温发泡材料，其特征在于，稳定剂为硅油。
7.制备如权利要求1至6任意一项所述的聚氨酯绝热保温发泡材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：将溴化环氧树脂、聚醚多元醇、二氯乙烷与五氟丁烷预混合，同时加入预处理的膨胀珍珠岩、稳定剂、催化剂、阻燃剂和五氟丙烷得到A组分，将多苯基多亚甲基多异氰酸酯作为B组分，将A组分与B组分混合发泡，异氰酸酯指数为1.05～1.15，得到聚氨酯绝热保温发泡材料。
8.根据权利要求7所述的聚氨酯绝热保温发泡材料的制备方法，其特征在于，A组分与B组分的混合重量比为1∶1～1.6。
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