CN107793698A - 一种平板太阳能集热器保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种平板太阳能集热器保温材料及其制备方法，由以下重量份数的原料制成：酚醛树脂80～90份；木质素10～15份；木质素磺酸盐5～8份；可膨胀石墨5～7份；发泡剂8～12份；固化剂15～20份；稳定剂3～5份；催化剂1～2份；水20～30份。本发明所述平板太阳能集热器保温材料在生产过程中加入木质素及木质素磺酸盐，在保证酚醛树脂的保温性能和防火性能的同时，还改善了酚醛树脂的强度与韧性，同时还降低了生产成本；加入的可膨胀石墨，可大大提升平板太阳能集热器的使用寿命和质量稳定性。

Description

一种平板太阳能集热器保温材料及其制备方法
技术领域
本发明涉保温材料领域，具体是一种平板太阳能集热器保温材料及其制备方法。
背景技术
随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大，世界各国都开始力推开发可再生能源，其中太阳能为利用和开发最广、发展前景最好的可再生能源，现已广泛应用于各行各业，太阳能热水器行业就是其中之一。我国蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能利用前景广阔，目前已是世界上太阳能热水器的第一使用国和生产国。
保温材料一般是指导热系数小于或等于0.12的材料。传统的保温隔热材料是以提高气相空隙率，降低导热系数和传导系数为主。纤维类保温材料在使用环境中要使对流传热和辐射传热升高，必须要有较厚的覆层；而型材类无机保温材料要进行拼装施工，存在接缝多、有损美观、防水性差、使用寿命短等缺陷。为此，人们一直在寻求与研究一种能大大提高保温材料隔热反射性能的新型材料。
酚醛泡沫能够较好地解决上述问题，提高平板太阳能的性能与质量。酚醛泡沫简称PF，是以酚醛树脂和乳化剂、固化剂、发泡剂及其它助剂等多种物质，经科学配方发泡固化而成的闭孔型硬质泡沫塑料。由于其极低的导热系数，保温性能好，被誉为保温之王。国外生产的酚醛板具有较好的保温性能，但是国内目前推广力度小，生产技术也较为落后，其保温性能略差于国外产品。国内生产的酚醛板存在着易粉化、机械强度低、脆性、无延伸性和吸水率高等弱点。在我国，酚醛泡沫塑料目前已经在中央空调系统、轻质保温彩钢板、房屋隔热材料、石油化工管道等领域成功应用。
平板集热器是平板热水器的关键部件，其热性能高低是衡量热水器好坏的重要指标，其中保温层的作用是减少集热器向四周环境的散热，以提高集热器的热效率。酚醛泡沫应用于平板太用能热水器中可大大提高集热器的使用寿命及质量稳定性，且更加环保，牢固美观，对环境及人体无害，具有较大的开发价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种平板太阳能集热器保温材料及其制备方法，以解决现有技术中平板太阳能集热器保温材料的不足。
本发明通过以下技术方案实现：
一种平板太阳能集热器保温材料，由以下重量份数的原料制成：酚醛树脂80～90份；木质素10～15份；木质素磺酸盐5～8份；可膨胀石墨5～7份；发泡剂8～12份；固化剂15～20份；稳定剂3～5份；催化剂1～2份；水20～30份。
所述酚醛树脂为碱性酚醛树脂，其制备方法为：以氢氧化钠和氨水作为催化剂，将苯酚、木质素、甲醛及含有氨基的有机化合物和经缩聚和脱水制得，得到分子量为600～1000的碱性酚醛树脂。
所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁中的一种或多种。
所述可膨胀石墨的制备方法为：以40～50目的高碳鳞片状石墨、浓硫酸、重铬酸钾和双氧水为原料，于30～40℃条件下在不断搅拌40～50min，反应完成后，水洗至中性，离心分离后真空干燥即可得到。
所述发泡剂为正戊烷和正己烷按重量比1:1.5～1.8制成。
所述固化剂为磷酸、硫酸或苯磺酸中的一种或几种。
所述稳定剂为聚乙烯醇、聚乙二醇或二甲基硅油中的一种或几种。
所述催化剂为氢氧化钠。
所述的平板太阳能集热器保温材料，其制备方法包括以下步骤：按配比将酚醛树脂、木质素、木质素磺酸盐与水混合均匀，加入催化剂，于100～120℃条件下反应2～4小时，冷却，再加入其他助剂，搅拌 3～5 分钟，升温至 85～95℃条件下发泡固化 1～2小时，经过冷却、脱模，即可。
本发明的有益效果：
1、本发明所述的平板太阳能集热器保温材料，加入木质素及木质素磺酸盐，在保证酚醛树脂的保温性能和防火性能的同时，还改善了酚醛树脂的强度与韧性，同时还降低了生产成本；木质素磺酸盐能加速木质素的降解，且具有减水、增塑、辅助粘结等作用，可增大酚醛树脂的韧性。
2、本发明所述的平板太阳能集热器保温材料，加入的可膨胀石墨，具有丰富的小孔结构和优良的吸附功能，可作为无机阻燃剂和酚醛树脂的促进剂、增韧剂，且无毒、无污染，具有抗腐蚀、耐高温高压的性能，工作温度范围广，耐热冲击，零下低温也可正常使用，大大提升了平板太阳能集热器的使用寿命和质量稳定性。
3、本发明所述的平板太阳能集热器保温材料，碱性酚醛树脂的制备方法中，以氢氧化钠和氨水组合作为催化剂，赋予树脂碱性的同时也有利于增大树脂的羟甲基含量和与水的相溶性；氨催化剂能直接参加树脂化反应，制得的树脂分子量较高。
具体实施方式
为了更加详细的介绍本发明，下面结合实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1
一种平板太阳能集热器保温材料，由以下重量份数的原料制成：酚醛树脂80份；木质素12份；木质素磺酸盐6份；可膨胀石墨7份；发泡剂9份；固化剂18份；稳定剂4份；催化剂1份；水20份。
所述酚醛树脂为碱性酚醛树脂，其制备方法为：以氢氧化钠和氨水作为催化剂，将苯酚、木质素、甲醛及含有氨基的有机化合物和经缩聚和脱水制得，得到分子量为600～1000的碱性酚醛树脂。
所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠。
所述可膨胀石墨的制备方法为：以50目的高碳鳞片状石墨、浓硫酸、重铬酸钾和双氧水为原料，于35℃条件下在不断搅拌40min，反应完成后，水洗至中性，离心分离后真空干燥即得到。
所述发泡剂为正戊烷和正己烷按重量比1:1.6制成；所述固化剂为磷酸；所述稳定剂为聚乙烯醇和聚乙二醇；所述催化剂为氢氧化钠。
所述的平板太阳能集热器保温材料，其制备方法包括以下步骤：按配比将酚醛树脂、木质素、木质素磺酸盐与水混合均匀，加入催化剂，于110℃条件下反应3小时，冷却，再加入其他助剂，搅拌 4 分钟，升温至90℃条件下发泡固化 2小时，经过冷却、脱模，即可。
实施例2
一种平板太阳能集热器保温材料，由以下重量份数的原料制成：酚醛树脂85份；木质素15份；木质素磺酸盐8份；可膨胀石墨6份；发泡剂10份；固化剂18份；稳定剂5份；催化剂1.2份；水30份。
所述酚醛树脂为碱性酚醛树脂，其制备方法为：以氢氧化钠和氨水作为催化剂，将苯酚、木质素、甲醛及含有氨基的有机化合物和经缩聚和脱水制得，得到分子量为600～1000的碱性酚醛树脂。
所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠和木质素磺酸钙。
所述可膨胀石墨的制备方法为：以50目的高碳鳞片状石墨、浓硫酸、重铬酸钾和双氧水为原料，于35℃条件下在不断搅拌45min，反应完成后，水洗至中性，离心分离后真空干燥即可得到。
所述发泡剂为正戊烷和正己烷按重量比1:1.7制成；所述固化剂为磷酸和苯磺酸；所述稳定剂为二甲基硅油；所述催化剂为氢氧化钠。
所述的平板太阳能集热器保温材料，其制备方法包括以下步骤：按配比将酚醛树脂、木质素、木质素磺酸盐与水混合均匀，加入催化剂，于110℃条件下反应3小时，冷却，再加入其他助剂，搅拌 4 分钟，升温至90℃条件下发泡固化 2小时，经过冷却、脱模，即可。
实施例3
一种平板太阳能集热器保温材料，由以下重量份数的原料制成：酚醛树脂90份；木质素10份；木质素磺酸盐6份；可膨胀石墨5份；发泡剂10份；固化剂18份；稳定剂5份；催化剂1份；水20份。
所述酚醛树脂为碱性酚醛树脂，其制备方法为：以氢氧化钠和氨水作为催化剂，将苯酚、木质素、甲醛及含有氨基的有机化合物和经缩聚和脱水制得，得到分子量为600～1000的碱性酚醛树脂。
所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁中的一种或多种。
所述可膨胀石墨的制备方法为：以50目的高碳鳞片状石墨、浓硫酸、重铬酸钾和双氧水为原料，于35℃条件下在不断搅拌40min，反应完成后，水洗至中性，离心分离后真空干燥即可得到。
所述发泡剂为正戊烷和正己烷按重量比1:1.5制成。所述固化剂为磷酸和苯磺酸；所述稳定剂为聚乙烯醇和聚乙二醇；所述催化剂为氢氧化钠。
所述的平板太阳能集热器保温材料，其制备方法包括以下步骤：按配比将酚醛树脂、木质素、木质素磺酸盐与水混合均匀，加入催化剂，于110℃条件下反应3小时，冷却，再加入其他助剂，搅拌 4 分钟，升温至90℃条件下发泡固化 2小时，经过冷却、脱模，即可。
本实施例中制备的平板太阳能集热器保温材料与市场上的常用保温板的技术参数对比如下：
项目 密度（kg/m³） 氧指数值（%） 工作温度（℃） 导热系数（w/mk）
实施例1 37 65 -200～300 0.021
实施例2 35 61 -200～300 0.025
实施例3 33 66 -200～300 0.022
对比 30～80 20～40 -200～300 0.02～0.05
由对比可以看出，本发明所述的平板太阳能集热器保温材料具备优异的保温性能，且氧指数值低，密度较低，不易氧化，用于平板太阳能集热器可使其具有较好的质量稳定性。

Claims (9)

1.一种平板太阳能集热器保温材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：酚醛树脂80～90份；木质素10～15份；木质素磺酸盐5～8份；可膨胀石墨5～7份；发泡剂8～12份；固化剂15～20份；稳定剂3～5份；催化剂1～2份；水20～30份。
2.根据权利要求1所述的平板太阳能集热器保温材料，其特征在于，所述酚醛树脂为碱性酚醛树脂，其制备方法为：以氢氧化钠和氨水作为催化剂，将苯酚、木质素、甲醛及含有氨基的有机化合物和经缩聚和脱水制得，得到分子量为600～1000的碱性酚醛树脂。
3.根据权利要求1所述的平板太阳能集热器保温材料，其特征在于，所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的平板太阳能集热器保温材料，其特征在于，所述可膨胀石墨的制备方法为：以40～50目的高碳鳞片状石墨、浓硫酸、重铬酸钾和双氧水为原料，于30～40℃条件下在不断搅拌40～50min，反应完成后，水洗至中性，离心分离后真空干燥即可得到。
5.根据权利要求1所述的平板太阳能集热器保温材料，其特征在于，所述发泡剂为正戊烷和正己烷按重量比1:1.5～1.8制成。
6.根据权利要求1所述的平板太阳能集热器保温材料，其特征在于，所述固化剂为磷酸、硫酸或苯磺酸中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的平板太阳能集热器保温材料，其特征在于，所述稳定剂为聚乙烯醇、聚乙二醇或二甲基硅油中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的平板太阳能集热器保温材料，其特征在于，所述催化剂为氢氧化钠。
9.根据权利要求1所述的平板太阳能集热器保温材料，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：按配比将酚醛树脂、木质素、木质素磺酸盐与水混合均匀，加入催化剂，于100～120℃条件下反应2～4小时，冷却，再加入其他助剂，搅拌 3～5 分钟，升温至 85～95℃条件下发泡固化 1～2小时，经过冷却、脱模，即可。
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