CN107337779A - 一种制冷设备用阻燃防霉保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制冷设备用阻燃防霉保温材料，包括以下重量份的原料：无碱玻璃纤维14‑18份、中空玻璃微粉10‑14份、聚四氢呋喃二醇120‑160份、聚酯多元醇30‑40份、发泡剂3‑5份、阻燃添加剂15‑25份、泡沫稳定剂2‑4份、催化剂1‑3份、防霉杀菌剂4‑6份、矿物填土13‑17份、偶联剂5‑7份。本发明的保温材料的导热系数较低、保温性能优良，具有较好的机械强度、极佳的均匀度、透气性、弹性回复率，此外材料还有较强的阻燃性能和杀菌防霉效果；同时本发明的原料组分安全可靠，对环境无污染，成本较低，工艺简明，用于制冷设备保温材料具有较高的实用价值和良好的应用前景。

Description

一种制冷设备用阻燃防霉保温材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及制冷设备材料技术领域，具体涉及一种制冷设备用阻燃防霉保温材料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯泡沫是目前所有隔热保温材料中的领导者，广泛用于冰箱冰柜、太阳能热水器、管道建筑保温、冷库板、交通运输、航空军用等诸多绝热保温领域。近年来，随着生命科学和生物基因技术的日益兴起，低温医用冷柜产品的需求量呈逐年上升趋势，尤其-86℃的低温医用冷柜需求最大，在医疗、科研、生物技术等领域中被广泛用于低温环境的制备和物质的低温储存，由于低温医用冷柜内外温差较大，因此柜内的温度分布通常不均匀严重影响保存物的品质和安全，同时由于聚氨酯泡沫长期处于较低温度条件下，对聚氨酯泡沫的低温尺寸稳定性、压缩强度和导热系数均有较高的要求，而普通环戊烷型组合聚醚重点考虑发泡剂安全性，同时制备的泡沫密度较高且泡沫的尺寸稳定性和保温性较差，HCFC-141B 制备的泡沫压缩强度及耐低温尺寸稳定性较差，长期低温条件下工作泡沫随时间的收缩变形量相对较大导致泡沫层的厚度将逐渐减小，泡沫的导热系数及抗压强度等性能都将有所降低，聚氨酯泡沫保温隔热性能降低明显，大大影响保温效果增加了能耗，造成资源浪费。
另一方面现今的制冷设备用的保温材料其防火阻燃性能较低、杀菌防霉性能基本没有，因此急需研制一种保温效果好、成本较低、阻燃防霉的保温材料。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种制冷设备用阻燃防霉保温材料，该保温材料的导热系数较低以及保温性能优良，具有较好的机械强度、极佳的均匀度、透气性、弹性回复率，此外材料还有较强的阻燃性能和杀菌防霉效果；同时本发明的原料组分安全可靠，对环境无污染，成本较低，工艺简明，用于制冷设备保温材料具有较高的实用价值和良好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种制冷设备用阻燃防霉保温材料，包括以下重量份的原料：
无碱玻璃纤维14-18份、中空玻璃微粉10-14份、聚四氢呋喃二醇120-160份、聚酯多元醇30-40份、发泡剂3-5份、阻燃添加剂15-25份、泡沫稳定剂2-4份、催化剂1-3份、防霉杀菌剂4-6份、矿物填土13-17份、偶联剂5-7份。
优选地，所述制冷设备用阻燃防霉保温材料包括以下重量份的原料：
无碱玻璃纤维16份、中空玻璃微粉12份、聚四氢呋喃二醇140份、聚酯多元醇35份、发泡剂4份、阻燃添加剂20份、泡沫稳定剂3份、催化剂2份、防霉杀菌剂5份、矿物填土15份、偶联剂6份。
优选地，所述无碱玻璃纤维直径小于3微米，长度为2-6mm，所述无碱玻璃纤维的制备方法为：将无碱玻璃球熔化后，经过直径大小为0.5-1mm 的排列漏孔下丝，拉丝直径控制在10-20μm，拉丝速度为2.5-3m/min，再在1650-1750℃高温下，用燃烧室喷出的火焰将玻璃丝制成3μm 以下的玻璃纤维，燃烧室的喷嘴宽度为6-10mm，喷吹气流速度为850-950m/s。
优选地，所述中空玻璃微粉的粒径为40-120微米，壁厚1-3微米。
优选地，所述发泡剂为水、环戊烷、二氟一氯乙烷按照重量比4:2:1组成的混合物；所述催化剂为N，N- 二甲基环己胺、硫酸二丁基锡按照重量比2:3组成的混合物。
优选地，所述阻燃添加剂为十溴二苯乙烷、氢氧化镁、氢氧化铝，按照重量比:3:1:2组成的混合物。
优选地，所述泡沫稳定剂为聚醚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷按照重量比1:2组成的混合物。
优选地，所述矿物填料为凹凸棒土、膨化珍珠岩粉末、蛭石粉末、膨润土按照重量比4:2:1:2组成的混合物；
所述杀菌添加剂为麦饭石粉末、纳米氧化锌、纳米氧化铜和煅烧后的贝克粉末按照重量比1:1:10组成的混合物。
本发明还提供一种制冷设备用阻燃防霉保温材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将矿物填土、偶联剂、中空玻璃微粉混合送入高速搅拌机中，搅拌15-25分钟，搅拌转速200-300r/min，得到混合物A；
步骤三，将聚四氢呋喃二醇、聚酯多元醇加入高速搅拌机中，在温度为25-35℃下搅拌10-20分钟，再加入步骤二制备的混合物A、无碱玻璃纤维、阻燃添加剂、防霉剂继续搅拌15-25分钟，搅拌转速150-250r/min，得到混合物B；
步骤四，向步骤三制得的混合物B中依次加入催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂，在温度为35-45℃、搅拌转速为300-400 r/min下搅拌至看到发泡为止，立即停止搅拌并注入模具中，温度维持在52-54℃，保持2-4小时后，自然冷却得到发明的制冷设备用阻燃防霉保温材料。
优选地，所述制冷设备用阻燃防霉保温材料的制备步骤为：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将矿物填土、偶联剂、中空玻璃微粉混合送入高速搅拌机中，搅拌20分钟，搅拌转速250r/min，得到混合物A；
步骤三，将聚四氢呋喃二醇、聚酯多元醇加入高速搅拌机中，在温度为30℃下搅拌15钟，再加入步骤二制备的混合物A、无碱玻璃纤维、阻燃添加剂、防霉剂继续搅拌20分钟，搅拌转速200r/min，得到混合物B；
步骤四，向步骤三制得的混合物B中依次加入催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂，在温度为40℃、搅拌转速为350r/min下搅拌至看到发泡为止，立即停止搅拌并注入模具中，温度维持在53℃，保持3小时后，自然冷却得到发明的制冷设备用阻燃防霉保温材料。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料添加的中空玻璃微粉能够有效提高保温材料的保温效果；添加的无碱玻璃纤维，其直径较小，比表面积较大，一方面降低了材料的导热系数，另一方面还能够增加材料的机械强度，有效吸收噪音，提高保温材料的隔音性能。
（2）本发明的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料以聚四氢呋喃二醇为主体材料，辅助添加聚酯多元醇，二者结合使得制备的保温材料具有较高的强度与韧性以及较低的导热系数，与制冷设备箱体能够紧密相连，不会出现脱壳分层问题，稳定性好。
（3）本发明的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料添加的矿物填料，其粒度较小，具有较大的比表面积，能够有效的和其他物质交联，形成致密的膏状弹性体，不受热涨、冻涨的侵害，从而使制备的保温材料具有优异的耐候性，另一方面添加的填料能够吸收空气中的污染物，达到了较好的净化空气的作用。
（4）本发明的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料添加的阻燃剂，主要为十溴二苯乙烷、氢氧化镁、氢氧化铝，通过有机阻燃剂和无机阻燃剂的混合使用，能使保温材料的阻燃性能更强，作用时间更长久。
（5）本发明的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料添加了防霉杀菌剂，主要为麦饭石粉末、纳米氧化锌、纳米氧化铜和煅烧后的贝克粉末，通过化学物质和贝克粉末的混合使用，大大提高了其杀菌效果，有效防止了冷凝水引起的材料发霉问题。
（6）本发明的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料的导热系数较低、保温性能优良，具有较好的机械强度、极佳的均匀度、透气性、弹性回复率，此外材料还有较强的阻燃性能和杀菌防霉效果；同时本发明的原料组分安全可靠，对环境无污染，成本较低，工艺简明，用于制冷设备保温材料具有较高的实用价值和良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料，包括以下重量份的原料：
无碱玻璃纤维14份、中空玻璃微粉10份、聚四氢呋喃二醇120份、聚酯多元醇30份、发泡剂3份、阻燃添加剂15份、泡沫稳定剂2份、催化剂1份、防霉杀菌剂4份、矿物填土13份、偶联剂5份。
本实施例中的无碱玻璃纤维直径小于3微米，长度为2mm，所述无碱玻璃纤维的制备方法为：将无碱玻璃球熔化后，经过直径大小为0.5mm 的排列漏孔下丝，拉丝直径控制在10μm，拉丝速度为2.5m/min，再在1650℃高温下，用燃烧室喷出的火焰将玻璃丝制成3μm 以下的玻璃纤维，燃烧室的喷嘴宽度为6mm，喷吹气流速度为850m/s。
本实施例中的中空玻璃微粉的粒径为40-120微米，壁厚1-3微米。
本实施例中的发泡剂为水、环戊烷、二氟一氯乙烷按照重量比4:2:1组成的混合物；所述催化剂为N，N- 二甲基环己胺、硫酸二丁基锡按照重量比2:3组成的混合物。
本实施例中的阻燃添加剂为十溴二苯乙烷、氢氧化镁、氢氧化铝，按照重量比:3:1:2组成的混合物。
本实施例中的泡沫稳定剂为聚醚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷按照重量比1:2组成的混合物。
本实施例中的矿物填料为凹凸棒土、膨化珍珠岩粉末、蛭石粉末、膨润土按照重量比4:2:1:2组成的混合物；
所述杀菌添加剂为麦饭石粉末、纳米氧化锌、纳米氧化铜和煅烧后的贝克粉末按照重量比1:1:10组成的混合物。
本实施例的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将矿物填土、偶联剂、中空玻璃微粉混合送入高速搅拌机中，搅拌15分钟，搅拌转速200/min，得到混合物A；
步骤三，将聚四氢呋喃二醇、聚酯多元醇加入高速搅拌机中，在温度为25℃下搅拌10分钟，再加入步骤二制备的混合物A、无碱玻璃纤维、阻燃添加剂、防霉剂继续搅拌15分钟，搅拌转速150r/min，得到混合物B；
步骤四，向步骤三制得的混合物B中依次加入催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂，在温度为35℃、搅拌转速为300r/min下搅拌至看到发泡为止，立即停止搅拌并注入模具中，温度维持在52℃，保持2小时后，自然冷却得到发明的制冷设备用阻燃防霉保温材料。
实施例2.
本实施例的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料，包括以下重量份的原料：
无碱玻璃纤维18份、中空玻璃微粉14份、聚四氢呋喃二醇160份、聚酯多元醇40份、发泡剂5份、阻燃添加剂25份、泡沫稳定剂4份、催化剂3份、防霉杀菌剂6份、矿物填土17份、偶联剂7份。
本实施例中的无碱玻璃纤维直径小于3微米，长度为6mm，所述无碱玻璃纤维的制备方法为：将无碱玻璃球熔化后，经过直径大小为1mm 的排列漏孔下丝，拉丝直径控制在20μm，拉丝速度为3m/min，再在1750℃高温下，用燃烧室喷出的火焰将玻璃丝制成3μm 以下的玻璃纤维，燃烧室的喷嘴宽度为10mm，喷吹气流速度为950m/s。
本实施例中的中空玻璃微粉的粒径为40-120微米，壁厚1-3微米。
本实施例中的发泡剂为水、环戊烷、二氟一氯乙烷按照重量比4:2:1组成的混合物；所述催化剂为N，N- 二甲基环己胺、硫酸二丁基锡按照重量比2:3组成的混合物。
本实施例中的阻燃添加剂为十溴二苯乙烷、氢氧化镁、氢氧化铝，按照重量比:3:1:2组成的混合物。
本实施例中的泡沫稳定剂为聚醚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷按照重量比1:2组成的混合物。
本实施例中的矿物填料为凹凸棒土、膨化珍珠岩粉末、蛭石粉末、膨润土按照重量比4:2:1:2组成的混合物；
所述杀菌添加剂为麦饭石粉末、纳米氧化锌、纳米氧化铜和煅烧后的贝克粉末按照重量比1:1:10组成的混合物。
本实施例的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将矿物填土、偶联剂、中空玻璃微粉混合送入高速搅拌机中，搅拌25分钟，搅拌转速300r/min，得到混合物A；
步骤三，将聚四氢呋喃二醇、聚酯多元醇加入高速搅拌机中，在温度为35℃下搅拌20分钟，再加入步骤二制备的混合物A、无碱玻璃纤维、阻燃添加剂、防霉剂继续搅拌25分钟，搅拌转速250r/min，得到混合物B；
步骤四，向步骤三制得的混合物B中依次加入催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂，在温度为45℃、搅拌转速为400 r/min下搅拌至看到发泡为止，立即停止搅拌并注入模具中，温度维持在54℃，保持4小时后，自然冷却得到发明的制冷设备用阻燃防霉保温材料。
实施例3.
本实施例的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料，包括以下重量份的原料：
无碱玻璃纤维16份、中空玻璃微粉12份、聚四氢呋喃二醇140份、聚酯多元醇35份、发泡剂4份、阻燃添加剂20份、泡沫稳定剂3份、催化剂2份、防霉杀菌剂5份、矿物填土15份、偶联剂6份。
本实施例中的无碱玻璃纤维直径小于3微米，长度为4mm，所述无碱玻璃纤维的制备方法为：将无碱玻璃球熔化后，经过直径大小为0.8mm 的排列漏孔下丝，拉丝直径控制在15μm，拉丝速度为2.8m/min，再在1700℃高温下，用燃烧室喷出的火焰将玻璃丝制成3μm 以下的玻璃纤维，燃烧室的喷嘴宽度为8mm，喷吹气流速度为900m/s。
本实施例中的中空玻璃微粉的粒径为40-120微米，壁厚1-3微米。
本实施例中的发泡剂为水、环戊烷、二氟一氯乙烷按照重量比4:2:1组成的混合物；所述催化剂为N，N- 二甲基环己胺、硫酸二丁基锡按照重量比2:3组成的混合物。
本实施例中的阻燃添加剂为十溴二苯乙烷、氢氧化镁、氢氧化铝，按照重量比:3:1:2组成的混合物。
本实施例中的泡沫稳定剂为聚醚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷按照重量比1:2组成的混合物。
本实施例中的矿物填料为凹凸棒土、膨化珍珠岩粉末、蛭石粉末、膨润土按照重量比4:2:1:2组成的混合物；
所述杀菌添加剂为麦饭石粉末、纳米氧化锌、纳米氧化铜和煅烧后的贝克粉末按照重量比1:1:10组成的混合物。
本实施例的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将矿物填土、偶联剂、中空玻璃微粉混合送入高速搅拌机中，搅拌20分钟，搅拌转速250r/min，得到混合物A；
步骤三，将聚四氢呋喃二醇、聚酯多元醇加入高速搅拌机中，在温度为30℃下搅拌15钟，再加入步骤二制备的混合物A、无碱玻璃纤维、阻燃添加剂、防霉剂继续搅拌20分钟，搅拌转速200r/min，得到混合物B；
步骤四，向步骤三制得的混合物B中依次加入催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂，在温度为40℃、搅拌转速为350r/min下搅拌至看到发泡为止，立即停止搅拌并注入模具中，温度维持在53℃，保持3小时后，自然冷却得到发明的制冷设备用阻燃防霉保温材料。
以上各实施例制备的制冷设备用阻燃防霉保温材料的性能测试结果如下：
压缩强度Mpa 导热系数W/（m·k） 防火性能 拉伸强度MPa
实施例1 2.5 0.021 B1 8.1
实施例2 2.1 0.019 B1 7.2
实施例3 2.3 0.018 B1 7.6
对比例 1.5 0.078 B2 3.4
本发明的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料的导热系数较低、保温性能优良，具有较好的机械强度、极佳的均匀度、透气性、弹性回复率，此外材料还有较强的阻燃性能和杀菌防霉效果；同时本发明的原料组分安全可靠，对环境无污染，成本较低，工艺简明，用于制冷设备保温材料具有较高的实用价值和良好的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种制冷设备用阻燃防霉保温材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
无碱玻璃纤维14-18份、中空玻璃微粉10-14份、聚四氢呋喃二醇120-160份、聚酯多元醇30-40份、发泡剂3-5份、阻燃添加剂15-25份、泡沫稳定剂2-4份、催化剂1-3份、防霉杀菌剂4-6份、矿物填土13-17份、偶联剂5-7份。
2.根据权利要求1所述的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料，其特征在于，所述制冷设备用阻燃防霉保温材料包括以下重量份的原料：
无碱玻璃纤维16份、中空玻璃微粉12份、聚四氢呋喃二醇140份、聚酯多元醇35份、发泡剂4份、阻燃添加剂20份、泡沫稳定剂3份、催化剂2份、防霉杀菌剂5份、矿物填土15份、偶联剂6份。
3.根据权利要求1或2所述的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料，其特征在于，所述无碱玻璃纤维直径小于3微米，长度为2-6mm，所述无碱玻璃纤维的制备方法为：将无碱玻璃球熔化后，经过直径大小为0.5-1mm 的排列漏孔下丝，拉丝直径控制在10-20μm，拉丝速度为2.5-3m/min，再在1650-1750℃高温下，用燃烧室喷出的火焰将玻璃丝制成3μm 以下的玻璃纤维，燃烧室的喷嘴宽度为6-10mm，喷吹气流速度为850-950m/s。
4.根据权利要求1或2所述的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料，其特征在于，所述中空玻璃微粉的粒径为40-120微米，壁厚1-3微米。
5.根据权利要求1或2所述的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料，其特征在于，所述发泡剂为水、环戊烷、二氟一氯乙烷按照重量比4:2:1组成的混合物；所述催化剂为N，N- 二甲基环己胺、硫酸二丁基锡按照重量比2:3组成的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料，其特征在于，所述阻燃添加剂为十溴二苯乙烷、氢氧化镁、氢氧化铝，按照重量比:3:1:2组成的混合物。
7.根据权利要求1或2所述的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料，其特征在于，所述泡沫稳定剂为聚醚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷按照重量比1:2组成的混合物。
8.根据权利要求1或2所述的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料，其特征在于，所述矿物填料为凹凸棒土、膨化珍珠岩粉末、蛭石粉末、膨润土按照重量比4:2:1:2组成的混合物；
所述杀菌添加剂为麦饭石粉末、纳米氧化锌、纳米氧化铜和煅烧后的贝克粉末按照重量比1:1:10组成的混合物。
9.一种制备如权利要求1或2所述的制冷设备用阻燃防霉保温材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将矿物填土、偶联剂、中空玻璃微粉混合送入高速搅拌机中，搅拌15-25分钟，搅拌转速200-300r/min，得到混合物A；
步骤三，将聚四氢呋喃二醇、聚酯多元醇加入高速搅拌机中，在温度为25-35℃下搅拌10-20分钟，再加入步骤二制备的混合物A、无碱玻璃纤维、阻燃添加剂、防霉剂继续搅拌15-25分钟，搅拌转速150-250r/min，得到混合物B；
步骤四，向步骤三制得的混合物B中依次加入催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂，在温度为35-45℃、搅拌转速为300-400 r/min下搅拌至看到发泡为止，立即停止搅拌并注入模具中，温度维持在52-54℃，保持2-4小时后，自然冷却得到发明的制冷设备用阻燃防霉保温材料。
10.根据权利要求9所述的一种制冷设备用阻燃防霉保温材料的制备方法，其特征在于，所述步骤为：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将矿物填土、偶联剂、中空玻璃微粉混合送入高速搅拌机中，搅拌20分钟，搅拌转速250r/min，得到混合物A；
步骤三，将聚四氢呋喃二醇、聚酯多元醇加入高速搅拌机中，在温度为30℃下搅拌15钟，再加入步骤二制备的混合物A、无碱玻璃纤维、阻燃添加剂、防霉剂继续搅拌20分钟，搅拌转速200r/min，得到混合物B；
步骤四，向步骤三制得的混合物B中依次加入催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂，在温度为40℃、搅拌转速为350r/min下搅拌至看到发泡为止，立即停止搅拌并注入模具中，温度维持在53℃，保持3小时后，自然冷却得到发明的制冷设备用阻燃防霉保温材料。
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