CN109385004A - 一种耐低温橡塑发泡保温材料 - Google Patents

一种耐低温橡塑发泡保温材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种耐低温橡塑发泡保温材料，至少由以下重量份的组份制成：NBR、EVA、EPR、PVC、无卤阻燃剂、空心微球、聚乙二醇、三氧化二锑、防护蜡、氧化石蜡、三聚磷酸钠、硅酸钠、二辛脂、四异氰酸酯、丙烯酸丁酯、三元乙丙橡胶、发泡剂、滑石粉、膨胀型隔热材料。本发明还提供了上述耐低温橡塑发泡保温材料的制备方法。该耐低温橡塑发泡保温材料以NBR、EVA、EPR、PVC体系为基体，能够在寒冷条件下保持橡塑发泡材料的延展度，防止开裂，并通过加入四异氰酸酯、丙烯酸丁酯和三元乙丙橡胶以提高两者的相容性，以进一步提高其相容性；同时，加入膨胀型隔热材料、空心微球，能够保证存在较多的闭孔孔隙，导热系数小，大大提高了低温的耐受性。

Description

一种耐低温橡塑发泡保温材料
技术领域
本发明属于材料领域，特别涉及一种耐低温橡塑发泡保温材料。
背景技术
随着能源消耗的日益增加，有效利用能源和节约能源已经成为全人类关注的最重要问题之一。自20世纪90年代以来，我国出台《节能法》并制定了一系列节能法规，对节能提出了具体的标准和要求。传统的建筑保温材料，以泡沫材料为主要、再加上粘合剂之类，其不足之处在于，强度较低，不抗压，抗冲压能力小、易老化，不耐用，综合成本高。
保温材料一般是指导热系数小于或等于0.2的材料，保温材料发展很快，在工业和建筑中采用良好的保温技术与材料往往可以起到事半功倍的效果。保温材料具有密度小、柔韧性高、防水等特性，可收集多余热量，随意性好，无空腔，可避免负风压撕裂和脱落。保温材料一般分为无机类和有机类两种。有机类保温材料主要有聚氨酯泡沫、聚苯板、酚醛泡沫等。无机保温材料主要集中在气凝胶毡、玻璃棉、岩棉、膨胀珍珠岩、微纳隔热板等具有一定保温效果的材料，能够达到A级防火。
橡塑(NBR/PVC)保温材料以耐磨、耐热及阻燃性能优异的丁腈橡胶、聚氯乙烯等为主要原料，加入发泡剂经过密炼、发泡而成，系含有大量微小独立气泡的柔性泡沫绝热材料。可广泛用于中央空调、建筑、化工、医药、轻纺、冶金、船舶、电气等领域各类冷热介质管道、容器保温，能达到降低冷、热损耗的优良效果，亦可加工制作健身器材、医疗器械及日用品的把套、护套等。
但目前现有橡塑发泡保温材料一般应用于常温环境下，在寒冷条件中应用时则会出现易断裂、脱落、保温性能差等问题，寿命短给使用过程中造成不便。例如，在北方冬季的低温环境(-20℃以下)时，NBR/PVC体系橡塑发泡保温材料会随着温度的降低而变硬，甚至变脆、开裂，因此，这种保温材料在低温环境下的安装施工比较困难。
发明内容
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种耐低温橡塑发泡保温材料。
技术方案：本发明提供的一种耐低温橡塑发泡保温材料，至少由以下重量份的组份制成：NBR 5-15份、EVA 10-15份、EPR 10-15份、PVC 5-10份、无卤阻燃剂5-15份、空心微球5-15份、聚乙二醇1-2份、三氧化二锑1-2份、防护蜡1-2份、氧化石蜡5-8份、三聚磷酸钠1-5份、硅酸钠1-5份、、二辛脂1-2份、四异氰酸酯5-15份、丙烯酸丁酯5-15份、三元乙丙橡胶5-8份、发泡剂4-6份、滑石粉2-4份、膨胀型隔热材料5-15份；所述膨胀型隔热材料的结构如式(I)所示：
式中，n为460-990之间的整数；R为烷基。
优选地，所述耐低温橡塑发泡保温材料至少由以下重量份的组份制成：NBR 10份、EVA 12份、EPR 12份、PVC 8份、无卤阻燃剂10份、空心微球10份、聚乙二醇1.5份、三氧化二锑1.5份、防护蜡1.5份、氧化石蜡7份、三聚磷酸钠3份、硅酸钠3份、二辛脂1.5份、四异氰酸酯10份、丙烯酸丁酯10份、三元乙丙橡胶7份、发泡剂5份、滑石粉3份、膨胀型隔热材料10份。
所述空心微球为包括以下重量份数组分：SiO2 50-90份，Al2O3：10-50份，K2O：5-10份，CaO 1-10份，B2O3 1-12份。
本发明还提供了上述耐低温橡塑发泡保温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)膨胀型隔热阻燃材料的制备：在惰性气体的保护、室温条件下，将氯硅烷和膦酸二甲酯反应，制得烷基硅基膦酸二甲酯；在惰性气体的保护、350～400℃下，将步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺在催化剂作用下反应，冷却后真空干燥即得；步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺的摩尔比为1∶(1～1.2)；
(2)耐低温橡塑发泡保温材料的制备：将NBR、EVA、EPR、PVC投入密炼机进行高温密炼，温度为150～160℃，时间为8～12min；降温至90-110℃，恒温条件下，再加入无卤阻燃剂、聚乙二醇、三氧化二锑、防护蜡、氧化石蜡、三聚磷酸钠、硅酸钠、二辛脂、四异氰酸酯、丙烯酸丁酯、三元乙丙橡胶、滑石粉，混炼10-20min，出料至发泡炉内，加入发泡剂、膨胀型隔热材料、空心微球，130-150℃下发泡15-45min；冷却，即得。
步骤(1)中，所述氯硅烷选自三甲基氯硅烷、三乙基氯硅烷、三丙基氯硅烷、二甲基乙基氯硅烷、二甲基丙基氯硅烷和二乙基甲基氯硅烷。
步骤(1)中，所述氯硅烷与膦酸二甲酯的摩尔比为1∶(3～4)。
步骤(1)中，膦酸二甲酯与氯硅烷反应的溶剂选自二氯甲烷、氯仿和丙酮。
步骤(1)中，催化剂选自无水氯化镁、磷酸三苯酯、三乙胺中的一种或几种。
有益效果：本发明提供的耐低温橡塑发泡保温材料以NBR、EVA、EPR、PVC体系为基体，能够在寒冷条件下保持橡塑发泡材料的延展度，防止开裂，并通过加入四异氰酸酯、丙烯酸丁酯和三元乙丙橡胶以提高两者的相容性，以进一步提高其相容性；同时，加入膨胀型隔热材料、空心微球，能够保证存在较多的闭孔孔隙，导热系数小，大大提高了低温的耐受性。
具体实施方式
下面对本发明作出进一步说明。
实施例1
膨胀型阻燃材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在惰性气体的保护、室温条件下，反应的溶剂为二氯甲烷，将氯硅烷和膦酸二甲酯反应，制得烷基硅基膦酸二甲酯；所述氯硅烷为三甲基氯硅烷；所述氯硅烷与膦酸二甲酯的摩尔比为1∶3.5；
(2)在惰性气体的保护、370℃下，将步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺在无水氯化镁作用下反应，冷却后真空干燥即得；步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺的摩尔比为1∶1.1。
水洗、烘干和粉碎，即得所述阻燃材料，聚合度750，1％的热失重分解温度为247.6℃。
实施例2
膨胀型阻燃材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在惰性气体的保护、室温条件下，反应的溶剂为二氯甲烷，将氯硅烷和膦酸二甲酯反应，制得烷基硅基膦酸二甲酯；所述氯硅烷为三乙基氯硅烷；所述氯硅烷与膦酸二甲酯的摩尔比为1∶3；
(2)在惰性气体的保护、350℃下，将步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺在无水氯化镁作用下反应，冷却后真空干燥即得；步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺的摩尔比为1∶1.1.。
水洗、烘干和粉碎，即得所述阻燃材料，聚合度990，1％的热失重分解温度为235.7℃。
实施例3
膨胀型阻燃材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在惰性气体的保护、室温条件下，反应的溶剂为氯仿，将氯硅烷和膦酸二甲酯反应，制得烷基硅基膦酸二甲酯；所述氯硅烷为三丙基氯硅烷；所述氯硅烷与膦酸二甲酯的摩尔比为1∶4；
(2)在惰性气体的保护、350℃下，将步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺在磷酸三苯酯作用下反应，冷却后真空干燥即得；步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺的摩尔比为1∶1.1.。
水洗、烘干和粉碎，即得所述阻燃材料，聚合度800，1％的热失重分解温度为237.6℃。
实施例4
膨胀型阻燃材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在惰性气体的保护、室温条件下，反应的溶剂为丙酮，将氯硅烷和膦酸二甲酯反应，制得烷基硅基膦酸二甲酯；所述氯硅烷为二甲基乙基氯硅烷；所述氯硅烷与膦酸二甲酯的摩尔比为1∶3.2；
(2)在惰性气体的保护、360℃下，将步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺在磷酸三苯酯作用下反应，冷却后真空干燥即得；步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺的摩尔比为1∶1。
水洗、烘干和粉碎，即得所述阻燃材料，聚合度460，1％的热失重分解温度为219.1℃。
实施例5
膨胀型阻燃材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在惰性气体的保护、室温条件下，反应的溶剂为丙酮，将氯硅烷和膦酸二甲酯反应，制得烷基硅基膦酸二甲酯；所述氯硅烷为二乙基甲基氯硅烷；所述氯硅烷与膦酸二甲酯的摩尔比为1∶3.8；
(2)在惰性气体的保护、390℃下，将步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺在三乙胺作用下反应，冷却后真空干燥即得；步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺的摩尔比为1∶1.2。
水洗、烘干和粉碎，即得所述阻燃材料，聚合度680，1％的热失重分解温度为231.2℃。
实施例6
膨胀型阻燃材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在惰性气体的保护、室温条件下，反应的溶剂为丙酮，将氯硅烷和膦酸二甲酯反应，制得烷基硅基膦酸二甲酯；所述氯硅烷为二甲基丙基氯硅烷；所述氯硅烷与膦酸二甲酯的摩尔比为1∶3.5；
(2)在惰性气体的保护、380℃下，将步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺在三乙胺作用下反应，冷却后真空干燥即得；步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺的摩尔比为1∶1.1。
水洗、烘干和粉碎，即得所述阻燃材料，聚合度590，1％的热失重分解温度为229.0℃。
实施例7
耐低温橡塑发泡保温材料，至少由以下重量份的组份制成：NBR 5-15份、EVA 10-15份、EPR 10-15份、PVC 5-10份、无卤阻燃剂5-15份、空心微球5-15份、聚乙二醇1-2份、三氧化二锑1-2份、防护蜡1-2份、氧化石蜡5-8份、三聚磷酸钠1-5份、硅酸钠1-5份、、二辛脂1-2份、四异氰酸酯5-15份、丙烯酸丁酯5-15份、三元乙丙橡胶5-8份、发泡剂4-6份、滑石粉2-4份、实施例1的膨胀型隔热材料5-15份。
所述空心微球为包括以下重量份数组分：SiO2 90份，Al2O3：10份，K2O：5份，CaO 10份，B2O3 1份。
上述耐低温橡塑发泡保温材料的制备方法，包括以下步骤：将NBR、EVA、EPR、PVC投入密炼机进行高温密炼，温度为150℃，时间为12min；降温至90℃，恒温条件下，再加入无卤阻燃剂、聚乙二醇、三氧化二锑、防护蜡、氧化石蜡、三聚磷酸钠、硅酸钠、二辛脂、四异氰酸酯、丙烯酸丁酯、三元乙丙橡胶、滑石粉，混炼20min，出料至发泡炉内，加入发泡剂、膨胀型隔热材料、空心微球，130℃下发泡45min；冷却，即得。
实施例8
耐低温橡塑发泡保温材料，至少由以下重量份的组份制成：NBR 5-15份、EVA 10-15份、EPR 10-15份、PVC 5-10份、无卤阻燃剂5-15份、空心微球5-15份、聚乙二醇1-2份、三氧化二锑1-2份、防护蜡1-2份、氧化石蜡5-8份、三聚磷酸钠1-5份、硅酸钠1-5份、、二辛脂1-2份、四异氰酸酯5-15份、丙烯酸丁酯5-15份、三元乙丙橡胶5-8份、发泡剂4-6份、滑石粉2-4份、实施例2的膨胀型隔热材料5-15份。
所述空心微球为包括以下重量份数组分：SiO2 50份，Al2O3：50份，K2O：10份，CaO 1份，B2O3 12份。
上述耐低温橡塑发泡保温材料的制备方法，包括以下步骤：将NBR、EVA、EPR、PVC投入密炼机进行高温密炼，温度为160℃，时间为8min；降温至110℃，恒温条件下，再加入无卤阻燃剂、聚乙二醇、三氧化二锑、防护蜡、氧化石蜡、三聚磷酸钠、硅酸钠、二辛脂、四异氰酸酯、丙烯酸丁酯、三元乙丙橡胶、滑石粉，混炼10min，出料至发泡炉内，加入发泡剂、膨胀型隔热材料、空心微球，150℃下发泡15min；冷却，即得。
实施例9
耐低温橡塑发泡保温材料，所述耐低温橡塑发泡保温材料至少由以下重量份的组份制成：NBR 10份、EVA 12份、EPR 12份、PVC 8份、无卤阻燃剂10份、空心微球10份、聚乙二醇1.5份、三氧化二锑1.5份、防护蜡1.5份、氧化石蜡7份、三聚磷酸钠3份、硅酸钠3份、二辛脂1.5份、四异氰酸酯10份、丙烯酸丁酯10份、三元乙丙橡胶7份、发泡剂5份、滑石粉3份、实施例3的膨胀型隔热材料10份。
所述空心微球为包括以下重量份数组分：SiO2 70份，Al2O3：30份，K2O：8份，CaO 5份，B2O3 6份。
上述耐低温橡塑发泡保温材料的制备方法，包括以下步骤：将NBR、EVA、EPR、PVC投入密炼机进行高温密炼，温度为155℃，时间为10min；降温至100℃，恒温条件下，再加入无卤阻燃剂、聚乙二醇、三氧化二锑、防护蜡、氧化石蜡、三聚磷酸钠、硅酸钠、二辛脂、四异氰酸酯、丙烯酸丁酯、三元乙丙橡胶、滑石粉，混炼15min，出料至发泡炉内，加入发泡剂、膨胀型隔热材料、空心微球，140℃下发泡30min；冷却，即得。
测试实施例7-9的橡塑发泡绝热保温材料的性能，见表1。

Claims (8)

1.一种耐低温橡塑发泡保温材料，其特征在于：至少由以下重量份的组份制成：NBR 5-15份、EVA 10-15份、EPR 10-15份、PVC 5-10份、无卤阻燃剂5-15份、空心微球5-15份、聚乙二醇1-2份、三氧化二锑1-2份、防护蜡1-2份、氧化石蜡5-8份、三聚磷酸钠1-5份、硅酸钠1-5份、、二辛脂1-2份、四异氰酸酯5-15份、丙烯酸丁酯5-15份、三元乙丙橡胶5-8份、发泡剂4-6份、滑石粉2-4份、膨胀型隔热材料5-15份；所述膨胀型隔热材料的结构如式(I)所示：
式中，n为460-990之间的整数；R为烷基。
2.根据权利要求1所述的一种耐低温橡塑发泡保温材料，其特征在于：至少由以下重量份的组份制成：NBR 10份、EVA 12份、EPR 12份、PVC 8份、无卤阻燃剂10份、空心微球10份、聚乙二醇1.5份、三氧化二锑1.5份、防护蜡1.5份、氧化石蜡7份、三聚磷酸钠3份、硅酸钠3份、二辛脂1.5份、四异氰酸酯10份、丙烯酸丁酯10份、三元乙丙橡胶7份、发泡剂5份、滑石粉3份、膨胀型隔热材料10份。
3.根据权利要求1所述的一种耐低温橡塑发泡保温材料，其特征在于：所述空心微球为包括以下重量份数组分：SiO2 50-90份，Al2O3：10-50份，K2O：5-10份，CaO 1-10份，B2O3 1-12份。
4.权利要求1所述的一种耐低温橡塑发泡保温材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)膨胀型隔热阻燃材料的制备：在惰性气体的保护、室温条件下，将氯硅烷和膦酸二甲酯反应，制得烷基硅基膦酸二甲酯；在惰性气体的保护、350～400℃下，将步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺在催化剂作用下反应，冷却后真空干燥即得；步骤(1)所得物烷基硅基膦酸二甲酯与三聚氰胺的摩尔比为1∶(1～1.2)；
(2)耐低温橡塑发泡保温材料的制备：将NBR、EVA、EPR、PVC投入密炼机进行高温密炼，温度为150～160℃，时间为8～12min；降温至90-110℃，恒温条件下，再加入无卤阻燃剂、聚乙二醇、三氧化二锑、防护蜡、氧化石蜡、三聚磷酸钠、硅酸钠、二辛脂、四异氰酸酯、丙烯酸丁酯、三元乙丙橡胶、滑石粉，混炼10-20min，出料至发泡炉内，加入发泡剂、膨胀型隔热材料、空心微球，130-150℃下发泡15-45min；冷却，即得。
5.根据权利要求4所述的一种耐低温橡塑发泡保温材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述氯硅烷选自三甲基氯硅烷、三乙基氯硅烷、三丙基氯硅烷、二甲基乙基氯硅烷、二甲基丙基氯硅烷和二乙基甲基氯硅烷。
6.根据权利要求4所述的一种耐低温橡塑发泡保温材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述氯硅烷与膦酸二甲酯的摩尔比为1∶(3～4)。
7.根据权利要求4所述的一种耐低温橡塑发泡保温材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，膦酸二甲酯与氯硅烷反应的溶剂选自二氯甲烷、氯仿和丙酮。
8.根据权利要求4所述的一种耐低温橡塑发泡保温材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，催化剂选自无水氯化镁、磷酸三苯酯、三乙胺中的一种或几种。
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