CN111331969B - 一种聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板及其制备方法，包括聚氨酯泡沫层、多孔玻璃棉板层和玻璃纤维水泥玻纤布层；所述玻璃纤维水泥玻纤布层设置在所述聚氨酯泡沫层与所述多孔玻璃棉板层的两侧，两层所述玻璃纤维水泥玻纤布之间包覆着所述聚氨酯泡沫层与所述多孔玻璃棉板层；所述聚氨酯泡沫层与所述玻璃纤维水泥玻纤布层之间通过聚氨酯发泡过程中聚氨酯自身的粘结力连接。本发明将节能效果好的聚氨酯泡沫与燃烧性能好的玻璃棉板复合在一起，充分发挥两种保温材料防火和保温的优势，并使新型保温复合板兼具良好的力学性能和防水性能，可广泛应用于建筑外墙外保温系统中，满足其防火阻燃与节能保温的要求。

Description

一种聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑外墙保温材料领域，具体涉及一种聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板的制备方法。
背景技术
随着节能政策的不断推进，建筑外墙外保温工作得到越来越多的重视，外墙外保温结构也逐渐走向成熟。目前市场上常用的外墙外保温结构主要由粘接层、保温层、底层、增强层、面层和饰面层几大部分组成，其中保温层主要是由硬泡聚氨酯、EPS等有机保温材料或多孔岩棉、矿棉等无机保温材料构成。这些保温材料或者是保温性能很好，但燃烧等级不高，防火性能不好；或者是防火性能可达到A级，但保温性能不理想。EPS是当前有保温系统以来使用最为广泛的保温材料之一，其施工技术成熟，保温效果好，但由于EPS易燃的特性，在经历几次大火后，下达了350号文件，针对EPS等易燃、可燃保温材料做出了严格的限制使用规定；聚氨酯泡沫属于有机多孔类保温材料，被认为是目前国际上性能最好的有机保温材料，其导热系数低，节能效果显著；闭孔率低，防水性能好，但燃烧性能为B级，防火性较差。玻璃棉属于无机类保温材料，燃烧性能A级，遇火不然，无毒无害，耐久性好，是目前应用比较广泛的保温性能较好的A级保温材料之一，但与有机类保温材料相比，其导热系数高，节能效果不好，易吸水，受潮后严重影响保温效果，其力学性能较差，抗拉强度低，上墙后其安全性能令人担忧。若能将两种材料有效结合，充分发挥各自防火和保温的特长，开发一种集防火和保温于一体的新型保温材料将为外墙外保温材料的发展提供新思路。
聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板是将节能效果好的聚氨酯泡沫与燃烧性能好的玻璃棉板复合在一起，充分发挥两种保温材料防火和保温的优势，并使新型保温复合板兼具良好的力学性能和防水性能。解决目前保温材料防火不保温，保温不防火的两难问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板及其制备方法。
本发明的目的之一在于提供一种聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板，包括聚氨酯泡沫层、多孔玻璃棉板层和玻璃纤维水泥玻纤布层；所述玻璃纤维水泥玻纤布层设置在所述聚氨酯泡沫层与所述多孔玻璃棉板层的两侧，两层所述玻璃纤维水泥玻纤布之间包覆着所述聚氨酯泡沫层与所述多孔玻璃棉板层；所述聚氨酯泡沫层与所述玻璃纤维水泥玻纤布层之间通过聚氨酯发泡过程中聚氨酯自身的粘结力连接。
根据本发明的一些优选实施方式，所述多孔玻璃棉板层具有孔结构，所述聚氨酯泡沫层与浇筑在所述孔结构内的聚氨酯泡沫为一体结构。
根据本发明的一些优选实施方式，所述多孔玻璃棉板层与所述玻璃纤维水泥玻纤布层之间通过阻燃型乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液胶粘剂层连接；优选的，所述阻燃型乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液胶粘剂层的氧指数≥30％，优选为32～35％；拉伸粘结强度≥100kPa，优选为120～150kPa。
根据本发明的一些优选实施方式，所述多孔玻璃棉板层的孔直径宜在60mm～100mm，优选为80mm；孔数量6～10个/m2，优选为8个/m2；孔中心距玻璃棉板层边缘80mm～120mm，优选为100mm；所述多孔玻璃棉板层的厚度为50～60mm，厚度不变，优选为50mm；聚氨酯泡沫层厚度可根据不同地区和项目的节能标准要求进行调整。
根据本发明的一些优选实施方式，所述聚氨酯泡沫层的表观密度为40～50kg/m3，优选为45kg/m3，厚度为40～120mm，具体厚度根据不同地区和项目的节能标准要求确定，导热系数(25℃)≤0.024W/(m·K)，垂直于板面方向的抗拉强度≥0.12MPa，燃烧性能为B1级，氧指数大于32％，其他性能指标满足《聚氨酯硬泡复合保温板》JG/T314-2012要求。
根据本发明的一些优选实施方式，所述玻璃纤维水泥玻纤布层为玻璃纤维丝毡经浸润聚合物改性水泥砂浆干燥后制成的一体化复合结构；优选的，所述玻璃纤维水泥玻纤布层的厚度为1.5～3.0mm，更优选为2.0mm。
根据本发明的一些优选实施方式，所述多孔玻璃棉板层采用打褶玻璃棉板，所述打褶玻璃棉板为由玻璃棉纤维经打褶机打褶后再经固化炉压制而成的保温板材，打褶玻璃棉板的打褶比为2.5～3.5，优选为3；所述打褶玻璃棉板的垂直板面方向的抗拉强度≥10kPa，优选为15kPa；导热系数(25℃)≤0.036(W/m·K)，优选为0.034(W/m·K)；表观密度≥90kg/m3，优选为100kg/m3，其他性能指标满足《绝热用玻璃棉及其制品》GB/T 13350-2017要求。
根据本发明的一些优选实施方式，包括聚氨酯泡沫层、多孔玻璃棉板层和设置在所述聚氨酯泡沫层与多孔玻璃棉板层两侧的玻璃纤维水泥玻纤布层，所述玻璃纤维水泥玻纤布层为玻璃纤维丝毡经浸润聚合物改性水泥砂浆干燥后制成的一体化复合结构，所述两层玻璃纤维水泥玻纤布之间包覆着聚氨酯泡沫与多孔玻璃棉板，多孔玻璃棉板具有多孔结构，可以使得聚氨酯泡沫层与浇筑在孔内的聚氨酯泡沫为一体结构，这样聚氨酯泡沫与多孔玻璃棉之间的粘结强度大幅提高，所述聚氨酯泡沫层与所述玻璃纤维水泥玻纤布层之间通过聚氨酯发泡过程中自身的粘结力连接，所述多孔玻璃棉板层与所述玻璃纤维水泥玻纤布层之间通过阻燃型乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液胶粘剂(如VAE707)层连接。
本发明另一目的在于提供所述聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板的制备方法，对多孔玻璃棉板涂覆阻燃型乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液胶粘剂，涂胶后的所述多孔玻璃棉板与玻璃纤维水泥玻纤布粘结，同时在所述多孔玻璃棉板的上表面进行聚氨酯黑白料的混合浇注，聚氨酯混合料逐渐在多孔玻璃棉板表面及孔内发泡、成型，并利用聚氨酯板自身的粘结性能与上层玻璃纤维水泥玻纤布粘结成为一体，经固化、切割后即得。
本发明中，实现聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合板的制备工艺的一优选具体实施方式为：将述阻燃型乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液胶粘剂加入到涂胶机中，将制备好的多孔打褶玻璃棉板通过辊轴输送到涂胶机内，涂胶机内配有可连续旋转的滚轴，当多孔打褶玻璃棉板通过滚轴时即可实现对多孔打褶玻璃棉板的涂胶工作，然后通过辊轴输送系统将涂好胶的多孔打褶玻璃棉板运送到聚氨酯连续生产线的层压输送机中，涂胶后的打褶玻璃棉板随即与铺设在层压机中的下层玻璃纤维水泥玻纤布粘结，同时在多孔打褶玻璃棉板的上表面开始聚氨酯黑白料的混合浇注，随着链板机向前运行，聚氨酯混合料逐渐在多孔打褶玻璃棉板表面及孔内发泡、成型，并利用聚氨酯板自身的粘结性能与上层玻璃纤维水泥玻纤布粘结成为一体，最后产品经过固化、切割后即生产出聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板。
根据本发明的一些优选实施方式，所述聚氨酯泡沫在聚氨酯浇注过程中要保持层压输送机温度在60℃～80℃，优选为70℃，链板机速度3～5m/min，优选为4m/min。以保证聚氨酯板材的可靠质量。
根据本发明的一些优选实施方式，所述聚氨酯黑白料的黑料与白料的质量比为1.5～2.0：1，优选为1.7～1.8：1；优选的，所述黑白料为生产聚氨酯泡沫材料的两组份原料，所述黑料为聚合异氰酸酯—二苯基甲烷二异氰酸酯的A组份，优选为烟台万华产的PM400或拜耳的44V20；所述白料为含80～90％多元醇的组合聚醚B组份，所述组合聚醚为南京金陵石化或陶氏化学。
本发明中，具体实施例中所用黑料具体为多次甲基多苯基异氰酸酯，即含有一定量较高官能度的异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物，白料具体为由多元醇、阻燃剂、催化剂、发泡剂等助剂混合而成的组合聚醚。黑白料不同比例与聚氨酯泡沫性能关系见表1。
表1黑白料不同比例与聚氨酯泡沫性能关系
Figure BDA0002393000750000051
由表1可见，黑白料最佳配比范围在1.7～1.8:1。
本发明的有益效果至少在于：将节能效果好的聚氨酯泡沫与燃烧性能好的玻璃棉板复合在一起，充分发挥两种保温材料防火和保温的优势，并使新型保温复合板兼具良好的力学性能和防水性能。解决目前保温材料防火不保温，保温不防火的两难问题，可广泛应用于建筑外墙外保温系统中，满足其防火阻燃与节能保温的要求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板的结构示意图；
图中，1-玻璃纤维水泥玻纤布层；2-聚氨酯泡沫层；3-多孔玻璃棉层；4-阻燃型乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液胶粘剂。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合，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。
本发明中，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。本发明中所用的原料均可在国内市场方便买到。
实施例1
本实施例提供一种聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板，其结构示意图如图1所示，包括聚氨酯泡沫层2和多孔玻璃棉板层3两侧的玻璃纤维水泥玻纤布层1，多孔玻璃棉板层3与玻璃纤维水泥玻纤布层1通过阻燃型乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液胶粘剂4连接。具体地，多孔玻璃棉板层3的厚度为50mm，打褶比为3.0，表观密度为100kg/m3，孔直径为80mm，孔数量为8个/m2，孔中心距玻璃棉板边缘为100mm；聚氨酯泡沫层的厚度80mm；玻璃纤维水泥玻纤布层的厚度为2.0mm。
本实施例还提供了聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板的制备方法，具体为：将述阻燃型乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液胶粘剂加入到涂胶机中，将制备好的多孔打褶玻璃棉板通过辊轴输送到涂胶机内，涂胶机内配有可连续旋转的滚轴，当多孔打褶玻璃棉板通过滚轴上方时即可实现对多孔打褶玻璃棉板下方的涂胶工作，然后通过辊轴输送系统将涂好胶的多孔打褶玻璃棉板运送到聚氨酯连续生产线的层压输送机中，层压输送机温度为70℃，速度为4m/min，涂胶后的打褶玻璃棉板随即与铺设在层压机中的下层玻璃纤维水泥玻纤布粘结，同时在多孔打褶玻璃棉板的上表面开始聚氨酯黑白料的混合浇注，黑白料比例为1.8:1，随着链板机向前运行，聚氨酯混合料逐渐在多孔打褶玻璃棉板表面及孔内发泡、成型，并利用聚氨酯板自身的粘结性能与上层玻璃纤维水泥玻纤布粘结成为一体，最后产品经过固化、切割后即生产出聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板。
本实施例中，所采用的多孔玻璃棉板层3的垂直板面方向的抗拉强度为15kPa，导热系数(25℃)为0.034(W/m·K)，其他性能指标满足《绝热用玻璃棉及其制品》GB/T 13350-2017要求。
所制备的聚氨酯泡沫层2的表观密度为45kg/m3，导热系数(25℃)为0.022W/(m·K)，垂直于板面方向的抗拉强度0.15MPa，燃烧性能为B1级，氧指数33％，其他性能指标满足《聚氨酯硬泡复合保温板》JG/T 314-2012要求，具有较好的性价比。
所制备的聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板的拉伸粘结强度为80kPa，说明玻璃棉板孔中聚氨酯大大提高了原玻璃棉板的抗拉强度，起到了很好地增强作用。
实施例2
本实施例提供一种聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板，其结构示意图如图1所示，包括聚氨酯泡沫层2和多孔玻璃棉板层3两侧的玻璃纤维水泥玻纤布层1，多孔玻璃棉板层3与玻璃纤维水泥玻纤布层1通过阻燃型乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液胶粘剂4连接。具体地，多孔玻璃棉板层3的厚度为50mm，打褶比为3.0，表观密度为100kg/m3，孔直径为60mm，孔数量为8个/m2，孔中心距玻璃棉板边缘为100mm；聚氨酯泡沫层的厚度80mm；玻璃纤维水泥玻纤布层的厚度为2.0mm。
本实施例还提供了聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板的制备方法，具体为：将述阻燃型乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液胶粘剂加入到涂胶机中，将制备好的多孔打褶玻璃棉板通过辊轴输送到涂胶机内，涂胶机内配有可连续旋转的滚轴，当多孔打褶玻璃棉板通过滚轴上方时即可实现对多孔打褶玻璃棉板下方的涂胶工作，然后通过辊轴输送系统将涂好胶的多孔打褶玻璃棉板运送到聚氨酯连续生产线的层压输送机中，层压输送机温度为70℃，速度为4m/min，涂胶后的打褶玻璃棉板随即与铺设在层压机中的下层玻璃纤维水泥玻纤布粘结，同时在多孔打褶玻璃棉板的上表面开始聚氨酯黑白料的混合浇注，黑白料比例为1.8:1，随着链板机向前运行，聚氨酯混合料逐渐在多孔打褶玻璃棉板表面及孔内发泡、成型，并利用聚氨酯板自身的粘结性能与上层玻璃纤维水泥玻纤布粘结成为一体，最后产品经过固化、切割后即生产出聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板。
本实施例中，所采用的多孔玻璃棉板层3的垂直板面方向的抗拉强度为15kPa，导热系数(25℃)为0.034(W/m·K)，其他性能指标满足《绝热用玻璃棉及其制品》GB/T 13350-2017要求。
所制备的聚氨酯泡沫层2的表观密度为45㎏/m3，导热系数(25℃)为0.022W/(m·K)，垂直于板面方向的抗拉强度0.15MPa，燃烧性能为B1级,氧指数33％，其他性能指标满足《聚氨酯硬泡复合保温板》JG/T 314-2012要求，具有较好的性价比。
本实施例缩小了玻璃棉板上孔的直径，所制备的聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板的拉伸粘结强度为50kPa，说明孔径缩小会影响聚氨酯的浇注与发泡效果，降低复合板的抗拉强度。
实施例3
本实施例提供一种聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板，其结构示意图如图1所示，包括聚氨酯泡沫层2和多孔玻璃棉板层3两侧的玻璃纤维水泥玻纤布层1，多孔玻璃棉板层3与玻璃纤维水泥玻纤布层1通过阻燃型乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液胶粘剂4连接。具体地，多孔玻璃棉板层3的厚度为50mm，打褶比为3.0，表观密度为100kg/m3，孔直径为100mm，孔数量为8个/m2，孔中心距玻璃棉板边缘为100mm；聚氨酯泡沫层的厚度80mm；玻璃纤维水泥玻纤布层的厚度为2.0mm。
本实施例还提供了聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板的制备方法，具体为：将述阻燃型乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液胶粘剂加入到涂胶机中，将制备好的多孔打褶玻璃棉板通过辊轴输送到涂胶机内，涂胶机内配有可连续旋转的滚轴，当多孔打褶玻璃棉板通过滚轴上方时即可实现对多孔打褶玻璃棉板下方的涂胶工作，然后通过辊轴输送系统将涂好胶的多孔打褶玻璃棉板运送到聚氨酯连续生产线的层压输送机中，层压输送机温度为70℃，速度为4m/min，涂胶后的打褶玻璃棉板随即与铺设在层压机中的下层玻璃纤维水泥玻纤布粘结，同时在多孔打褶玻璃棉板的上表面开始聚氨酯黑白料的混合浇注，黑白料比例为1.8:1，随着链板机向前运行，聚氨酯混合料逐渐在多孔打褶玻璃棉板表面及孔内发泡、成型，并利用聚氨酯板自身的粘结性能与上层玻璃纤维水泥玻纤布粘结成为一体，最后产品经过固化、切割后即生产出聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板。
本实施例中，所采用的多孔玻璃棉板层3的垂直板面方向的抗拉强度为15kPa，导热系数(25℃)为0.034(W/m·K)，其他性能指标满足《绝热用玻璃棉及其制品》GB/T 13350-2017要求。
所制备的聚氨酯泡沫层2的表观密度为45㎏/m3，导热系数(25℃)为0.022W/(m·K)，垂直于板面方向的抗拉强度0.15MPa，燃烧性能为B1级,氧指数33％，其他性能指标满足《聚氨酯硬泡复合保温板》JG/T 314-2012要求，具有较好的性价比。
本实施例增大了玻璃棉板上孔的直径，所制备的聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板的拉伸粘结强度为90kPa，说明孔径增大有利于聚氨酯的浇注，改善了发泡效果，可提高复合板的抗拉强度，但会降低复合板的防火效果。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (11)

1.一种聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板，其特征在于，包括聚氨酯泡沫层、多孔玻璃棉板层和玻璃纤维水泥玻纤布层；所述玻璃纤维水泥玻纤布层设置在所述聚氨酯泡沫层与所述多孔玻璃棉板层的两侧，两层所述玻璃纤维水泥玻纤布之间包覆着所述聚氨酯泡沫层与所述多孔玻璃棉板层；所述聚氨酯泡沫层与所述玻璃纤维水泥玻纤布层之间通过聚氨酯发泡过程中聚氨酯自身的粘结力连接；所述多孔玻璃棉板层具有孔结构，所述聚氨酯泡沫层与浇筑在所述孔结构内的聚氨酯泡沫为一体结构；
所述多孔玻璃棉板层的孔直径为80mm；孔数量为8个/m2；孔中心距玻璃棉板层边缘为100mm；所述多孔玻璃棉板层的厚度为50mm；
所述多孔玻璃棉板层采用打褶玻璃棉板，所述打褶玻璃棉板为由玻璃棉纤维经打褶机打褶后再经固化炉压制而成的保温板材，打褶玻璃棉板的打褶比为3；所述打褶玻璃棉板的垂直板面方向的抗拉强度为15kPa；导热系数25℃为0.034W/m·K；表观密度为100kg/m3；
所述多孔玻璃棉板层与所述玻璃纤维水泥玻纤布层之间通过阻燃型乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液胶粘剂层连接；所述阻燃型乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液胶粘剂层的氧指数为32～35％；拉伸粘结强度为120～150kPa。
2.根据权利要求1所述的复合保温板，其特征在于，所述聚氨酯泡沫层的表观密度为40～50kg/m3，厚度为40～120mm，导热系数≤0.024W/(m·K)，垂直于板面方向的抗拉强度≥0.12MPa，燃烧性能为B1级，氧指数大于32％。
3.根据权利要求2所述的复合保温板，其特征在于，所述聚氨酯泡沫层的表观密度为45kg/m3。
4.根据权利要求1所述的复合保温板，其特征在于，所述玻璃纤维水泥玻纤布层为玻璃纤维丝毡经浸润聚合物改性水泥砂浆干燥后制成的一体化复合结构。
5.根据权利要求4所述的复合保温板，其特征在于，所述玻璃纤维水泥玻纤布层的厚度为1.5～3.0mm。
6.根据权利要求5所述的复合保温板，其特征在于，所述玻璃纤维水泥玻纤布层的厚度为2.0mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述聚氨酯泡沫多孔玻璃棉复合保温板的制备方法，其特征在于，对多孔玻璃棉板涂覆阻燃型乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液胶粘剂，涂胶后的所述多孔玻璃棉板与玻璃纤维水泥玻纤布粘结，同时在所述多孔玻璃棉板的上表面进行聚氨酯黑白料的混合浇注，聚氨酯混合料逐渐在多孔玻璃棉板表面及孔内发泡、成型，并利用聚氨酯板自身的粘结性能与上层玻璃纤维水泥玻纤布粘结成为一体，经固化、切割后即得。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述聚氨酯泡沫在聚氨酯浇注过程中要保持层压输送机温度在60℃～80℃，链板机速度3～5m/min。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述聚氨酯泡沫在聚氨酯浇注过程中要保持层压输送机温度为70℃，链板机速度为4m/min。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述聚氨酯黑白料的黑料与白料的质量比为1.5～2.0：1，所述黑白料为生产聚氨酯泡沫材料的两组份原料，所述黑料为聚合异氰酸酯—二苯基甲烷二异氰酸酯的A组份；所述白料为含80～90％多元醇的组合聚醚B组份，所述组合聚醚为南京金陵石化或陶氏化学。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述聚氨酯黑白料的黑料与白料的质量比为1.7～1.8：1；所述黑料为烟台万华产的PM400或拜耳的44V20。
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