CN107915822A - 一种聚氨酯泡沫保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚氨酯泡沫保温材料及其制备方法，应用于太阳能热水器保温，材料由以下质量份数的原料制备而成：聚醚多元醇70‑90份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯70‑135份、层状硅酸盐10‑20份、膨胀珍珠岩5‑8份、黄麻纤维5‑8份、HFC‑245fa 8‑15份、水溶性硅油2‑5份、二月桂酸二丁基锡1‑3份、季铵盐2‑5份。本发明的保温材料发泡成型后收缩性小，水箱无变形、起鼓起楞甚至开裂的现象，而且材料保温绝热性能高，具有一定的阻燃性。

Description

一种聚氨酯泡沫保温材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯保温材料技术领域，更具体地说是涉及一种应用于太阳能热水器保温的聚氨酯泡沫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，除此外还有空气能、风能、水能、地热能等。
聚氨酯泡沫是由异氰酸酯与聚醚组合物混合浇注至模具或水箱空腔内发泡制得，其中聚醚组合物含有聚醚多元醇、发泡剂、催化剂、稳定剂等，聚氨酯泡沫成型工艺简单，聚氨酯硬泡体是一种具有保温与防水功能的新型合成材料，其导热系数低，相当于挤塑板的一半，是目前所有保温材料中导热系数最低的。聚氨酯泡沫自出现后就得到了迅速发展，被应用于各个领域，作为保温隔热材料。
聚氨酯硬泡沫在生产过程中，因其本身特性、生产工艺以及生产工人操作技能等各方面的原因，普遍存在泡沫收缩的问题，容易导致泡沫与外壳部分脱落或全部脱落，最终导致外壳变形，真空管口泡沫开裂，更有甚者，内胆和外壳之间的聚氨酯硬泡沫横向或纵向开裂，大大地降低了其保温效果。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种聚氨酯泡沫保温材料及其制备方法，应用于太阳能热水器保温，该材料发泡成型后收缩性小，水箱无变形、起鼓起楞甚至开裂的现象，而且材料保温绝热性能高，具有一定的阻燃性。
本发明的技术方案如下：
一种聚氨酯泡沫保温材料及其制备方法，材料由以下重量份数原料：
聚醚多元醇70-90份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯70-135份、层状硅酸盐10-20份、膨胀珍珠岩5-8份、黄麻纤维5-8份、HFC-245fa 8-15份、水溶性硅油2-5份、二月桂酸二丁基锡1-3 份、季铵盐2-5份。
所述聚醚多元醇是采用芳香族或杂环多元醇如双酚A、苯酚-低聚缩合物、甲苯二胺、苯胺-甲醛低聚物、三（羟乙基）异氰脲酸酯等化合物作为起始剂合成的聚醚多元醇。这类聚醚制备的聚氨酯泡沫具有较高的耐热性、耐压性、阻燃性和尺寸稳定性。
所述黄麻纤维的长度在3～20mm之间，层状硅酸盐和膨胀珍珠岩的直径在10～100nm之间。
保温材料的制备方法是将原料按质量份数称量后混合均匀高温发泡固化即可。
层状硅酸盐的基本结构单元为铝氧八面体利用共用的氧原子夹在两片硅氧四面体间形成的纳米级层状结构，通过改性可以利于有机单体与聚合物插入片层之间形成稳定的纳米复合材料，并且只需要很少的填料就能使复合物在物化稳定性、阻隔性、力学性能等方面获得明显增强。
膨胀珍珠岩是一种具有高性能的无机轻质绝热材料，密度小（70～250kg/m3），使用温度范围为-200～800℃，温度在0～100℃范围内的导热系数为0.024～0.058w/（m·k），具有导热率低、无毒、无味、不腐、阻燃的优点，可用作高效保温、保冷填充材料。本发明采用的是粒径在100nm以下的中空孔膨胀珍珠岩，并在试验中测得，膨胀珍珠岩可适当的增加聚氨酯硬泡沫的开孔率，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。
黄麻纤维是最廉价的天然纤维之一，种植量和用途的广泛性都仅次于棉花。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改善聚氨酯材料的性能，而且增强后的聚氨酯更容易回收和降解。
本发明的有益效果是：
聚醚多元醇和多亚甲基多苯基多异氰酸酯是制备硬质聚氨酯泡沫塑料的主要原料，广泛应用于冰箱、冰柜、冷藏车、隔热板、管道保温等领域，制得的产品导热系数低，尺寸稳定好。本发明的发泡剂采用HFC-245fa，无毒、不燃、使用安全，且热导率低，ODP值为零，GWP值接近零，而且使用HFC-245fa能使泡沫体的流动性、闭孔率等物理性能有较大提高，获得热导率较低的泡沫体。水溶性硅油具有良好的降粘及流平性，适于在多种树脂添加，可很好地改善树脂的分子间应力，还可用作硬泡聚氨酯体系发泡的匀泡剂，使泡孔细密均匀。季铵盐作为催化剂，可有效催化反应的进行，且绿色环保、易生物降解。本发明的聚氨酯泡沫保温材料压缩变形小、导热系数低、保温效果好，具有阻燃性。而且本发明的原材料来源广泛、价格低廉，对环境无污染，保温材料制作简单，操作方便。
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
一种聚氨酯泡沫保温材料及其制备方法，材料由以下重量份数原料：
聚醚多元醇80份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯100份、层状硅酸盐15份、膨胀珍珠岩6份、黄麻纤维6份、HFC-245fa 12份、水溶性硅油3份、二月桂酸二丁基锡2份、季铵盐4份。
所述聚醚多元醇是采用芳香族或杂环多元醇如双酚A、苯酚-低聚缩合物、甲苯二胺、苯胺-甲醛低聚物、三（羟乙基）异氰脲酸酯等化合物作为起始剂合成的聚醚多元醇。
所述黄麻纤维的长度在3～20mm之间，层状硅酸盐和膨胀珍珠岩的直径在10～100nm之间。
保温材料的制备方法是将原料按质量份数称量后混合均匀高温发泡固化即可。
实施例2
一种聚氨酯泡沫保温材料及其制备方法，材料由以下重量份数原料：
聚醚多元醇70份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯70份、层状硅酸盐10份、膨胀珍珠岩5份、黄麻纤维5份、HFC-245fa 8份、水溶性硅油2份、二月桂酸二丁基锡1份、季铵盐2份。
所述聚醚多元醇是采用芳香族或杂环多元醇如双酚A、苯酚-低聚缩合物、甲苯二胺、苯胺-甲醛低聚物、三（羟乙基）异氰脲酸酯等化合物作为起始剂合成的聚醚多元醇。
所述黄麻纤维的长度在3～20mm之间，层状硅酸盐和膨胀珍珠岩的直径在10～100nm之间。
保温材料的制备方法是将原料按质量份数称量后混合均匀高温发泡固化即可。
实施例3
一种聚氨酯泡沫保温材料及其制备方法，材料由以下重量份数原料：
聚醚多元醇90份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯135份、层状硅酸盐20份、膨胀珍珠岩8份、黄麻纤维8份、HFC-245fa 15份、水溶性硅油5份、二月桂酸二丁基锡3份、季铵盐5份。
所述聚醚多元醇是采用芳香族或杂环多元醇如双酚A、苯酚-低聚缩合物、甲苯二胺、苯胺-甲醛低聚物、三（羟乙基）异氰脲酸酯等化合物作为起始剂合成的聚醚多元醇。
所述黄麻纤维的长度在3～20mm之间，层状硅酸盐和膨胀珍珠岩的直径在10～100nm之间。
保温材料的制备方法是将原料按质量份数称量后混合均匀高温发泡固化即可。
应用实施例
为更充分阐述本发明的有益效果，本申请人制造了2 台太阳能热水器，并进行一个测试试验，其中一台太阳能热水器水箱采用市场上购买的浙江省某公司生产的聚氨酯发泡材料作为保温材料（对照组），另一台采用本发明的聚氨酯泡沫保温材料（实验组）。在多云天气（气温20～26℃）条件下，对照组的最高水温达75℃，实验组的最高水温达88℃，这说明本发明的聚氨酯泡沫保温材料保温效果更加好。
分别取对照组和实验组的模塑泡沫并检测其性能参数，性能指标如下表：
由表可见，相对比现有一般的聚氨酯泡沫材料，本发明的聚氨酯泡沫保温材料的尺寸稳定性好，导热系数低，闭孔率高、压缩强度和热分解温度高，是一种性能优异的保温材料。
本发明的聚氨酯泡沫保温材料在防火上的应用实施例：
将本发明的聚氨酯泡沫保温材料和与之厚度、大小一样的现有聚氨酯硬泡沫材料（黑料+白料）同时置于天然液化气炉灶的火焰下灼烧10分钟，结果发现，现有聚氨酯硬泡沫材料起火燃烧，本发明的保温材料不燃烧。

Claims (2)

1.一种聚氨酯泡沫保温材料，其特征在于，所述保温材料包括以下重量份数原料：
聚醚多元醇70-90份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯70-135份、层状硅酸盐10-20份、膨胀珍珠岩5-8份、黄麻纤维5-8份、HFC-245fa 8-15份、水溶性硅油2-5份、二月桂酸二丁基锡1-3 份、季铵盐2-5份；
所述聚醚多元醇是采用芳香族或杂环多元醇作为起始剂合成的聚醚多元醇；
所述黄麻纤维的长度在3～20mm之间，层状硅酸盐和膨胀珍珠岩的直径在10～100nm之间。
2.根据权利要求1所述聚氨酯泡沫保温材料，其特征在于，所述的保温材料的制备方法是将原料按质量份数称量后混合均匀高温发泡固化即可。
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