CN1180026C - 聚氨酯泡沫墙体保温板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种聚氨酯泡沫墙体保温板及其生产方法。它由甲、乙、丙三个组份按重量份配比组成。甲组份包括聚醚多元醇95~105份、发泡剂35~45份、催化剂3.5~5份、催化交联剂28~35份、泡沫稳定剂4.5~6份、阻燃剂5~10份、阻火助剂38~45份;乙组份是长度为3~5mm和用量为2~10份的玻璃丝纤维;丙组份是异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯,用量为170~188份。在该保温板的生产方法中主要控制发泡时间为4.5~6分钟、发泡反应的原料温度为20~30℃、环境温度为20~25℃、模具温度为40~60℃。经过产品检验,其导热系数、阻燃性、耐热及耐寒性、热稳定性、强度等指标均高于已有的挤塑聚苯泡沫保温板(XPS)。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑墙体保温板材及其生产方法,具体地说,它是一种聚氨酯泡沫墙体保温板及其生产方法。
背景技术
近几年来,利用墙体保温实现建筑节能越来越被重视,国家已开始强制施行建筑节能措施。因此,市场上出现了各种不同材质的墙体保温板。衡量墙体保温板的一个最重要的指标是“导热系数”,导热系数越低,保温性能越好,而且应用厚度和容重也可相应减小,有利于节省建筑面积和减轻建筑物的承载率。目前,国内导热系数较好墙体保温板是聚苯泡沫保温板(EPS)和近期从国外进口的挤塑聚苯泡沫保温板(XPS)。所述的聚苯泡沫保温板(EPS)是用聚苯乙烯经过予发泡先制成聚苯颗粒,然后再经过二次发泡和热模压制成的成品。所述的挤塑聚苯泡沫保温板(XPS)是将聚苯乙烯放入挤塑机中经发泡、螺旋挤压、加热成液态半成品,然后再入模热压制成的成品。这两种墙体保温板采用都是聚苯乙烯材料,但是通过不同的加工方法而制成产品的特性不同。它们的主要特性比较见下表:
产品名称 | 导热系数(w/m·k) | 密度 | 强度 |
EPS | 0.035 | 较小,有明显颗粒痕迹 | 低 |
XPS | 0.029 | 较大,组织均匀无颗粒痕迹 | 高(250kPa) |
通过上表可以看出,挤塑聚苯泡沫保温板(XPS)的性能明显好于聚苯泡沫保温板(EPS)。所以,挤塑聚苯泡沫保温板(XPS)已成为目前国内首选的墙体保温材料。但是,该种保温材料因是国外进口,市场售价非常昂贵(如:在北京地区的售价高达170~180元/m2)。再者,上述两个产品都还存在不尽人意之处,一是阻燃性差,几乎不阻燃;二是耐热性不好,它们的溶点较低,为75℃,故安全性不高,三是热稳定性差,遇到明火后,象普通塑料一样,材料变软而收缩。因此,上述产品满足不了建筑消防安全的需求。
在已有的保温材料中还有一种是聚氨酯泡沫保温材料,它是一种公认的优质保冷材料,普遍用于制冷设备中,如中国专利ZL97221029.6也公开了一种用于冷藏汽车的聚氨酯泡沫保温板。该保温材料的导热系数小,保温特性好,但是目前一直未被用作墙体保温,其原因大致有三个,一是掉粉,因此会影响保温板与墙体的粘结力,使用寿命不能达标;二是强度低、韧性差(它在用于保冷设备时,通常要加设由薄钢板或铝合金板制成的外护层),不适于用作墙体保温材料;三是聚氨酯比聚苯乙烯的材料成本高。由于上述三个原因,聚氨酯泡沫保温材料虽然导热系数小,保温特性好,但始终没有用于墙体保温。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的缺点,提供一种保温特性好、能满足建筑消防需求、不掉粉、强度高、韧性好的聚氨酯泡沫墙体保温板及其生产方法。
为实现上述目的,本发明的解决方案如下:
本发明所述的聚氨酯泡沫墙体保温板由甲组份、乙组份和丙组份按下列重量份配比组成,
所述的甲组份包括:①聚氨酯主料之一,采用聚醚多元醇,用量为95~105份;②发泡剂采用三氟三氯乙烷或二氯甲烷或水,用量为35~45份;③催化剂采用有叔胺类催化剂或有机锡催化剂,其中有叔胺类催化剂选自三乙烯二胺、三乙醇胺、三乙胺,用量为3.5~5份;④催化交联剂采用乙二胺,用量为28~35份;⑤泡沫稳定剂采用硅油,用量为4.5~6份;⑥阻燃剂是无机或有机阻燃剂,其中无机阻燃剂选自氧化锌、氧化锑、氢氧化铝、硼酸盐,有机阻燃剂选自磷、三磷酸酯,用量为5~10份;⑦阻火助剂采用三氯乙基磷酸酯,用量为38~45份;
所述的乙组份为增韧剂,它选自聚乙烯纤维或涤沦纤维或玻璃丝纤维,长度为3~5mm,用量为2~10份;
所述的丙组份是聚氨酯主料之二,采用异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯,用量为170~188份。
本发明较佳的甲组份、乙组分、丙组份的配方如下:
①聚醚多元醇,用量为100份;②发泡剂是三氟三氯乙烷,用量为40份;③催化剂是三乙醇胺,用量为4份;④催化交联剂是乙二胺,用量为30份;⑤泡沫稳定剂是硅油,用量为5份;⑥阻燃剂是氧化锑,用量为8份;⑦阻火助剂为三氯乙基磷酸酯,用量为40份;
所述的乙组份是玻璃丝纤维,长度为3~5mm,用量为5份;
所述的丙组份是异氰酸酯,用量为178份。
上述聚氨酯泡沫墙体保温板生产方法的步骤是:将甲组份中的材料①~⑦按所述份数混合,搅拌均匀;再按所述份数加入乙组份,搅拌均匀;再按所述份数加入丙组份,搅拌均匀,入模开始发泡反应,控制发泡时间在4.5~6分钟之内,控制发泡反应的原料温度为20~30℃,控制环境温度为20~25℃,控制模具温度为40~60℃;最后热压制成成品。
通过上述解决方案可以看出,为了提高保温性能,本发明选用了优质保冷材料聚氨酯作为该墙体保温板的主料。为了解决聚氨酯发泡材料的掉粉和强度低、韧性差的问题,本发明进行了材料组方的合理设计,特别是确定了催化剂、发泡剂和丙组份的用量,并控制发泡时间及发泡期温度,使聚氨酯发泡后的组织结构变得紧密、细腻,其闭孔孔径变小,由普通发泡的φ0.3-0.4μ减小到φ0.1-0.2μ,同时,又通过加入增韧剂(玻璃丝纤维),使单一微孔相互交联在一起,形成了网状结构,不仅解决了聚氨酯发泡材料的掉粉问题,同时,还增强了材料的强度和韧性。为了阻燃,本发明加入了阻燃剂,加入阻燃剂除了要使该保温板具有阻燃效果外,阻燃剂还可起到成核剂的作用,阻燃剂的物理形态为固体微粒体,它可使聚氨酯发泡材料中的粉状物质聚集成核,使材料组织更加紧密,强度提高。
本发明通过上述技术上的改进后,经过国家产品质量部门和陕西省产品质量部门的检测,它与挤塑聚苯泡沫保温板(XPS)的性能比较如下表:
通过上表可以看出,本发明的导热系数比已有技术小,说明其保温特性好于已有技术,因此,它的应用厚度和容重都可以相应减小;本发明的耐热和耐寒性也明显好于已有技术,这主要是加入了阻燃剂和玻璃纤维的结果;本发明的阻燃和热稳定性也好于已有技术,不仅阻燃,且遇到明火后,其形状固定、不变形;本发明的材料密度比已有技术明显增大,韧性好、强度高。人工手搓检测,改进后的材料不掉粉。另外,由于本发明加入了价格较低的增韧剂、阻燃剂和阻火助剂等组份,不仅使材料性能提高,而且还使聚氨酯材料自身的成本降低了10~15%,使市场售价可控制在100元/m2以下,比挤塑聚苯泡沫保温板市场售价低得多。
具体实施方式
实施例1:
聚氨酯泡沫保温板的配方之一如下表:
组份名称 | 材料名称 | 用量(份) |
甲组份 | 聚醚多元醇 | 100 |
三氟三氯乙烷 | 40 | |
三乙醇胺 | 4 | |
乙二胺 | 30 | |
硅油 | 5 | |
氧化锑 | 8 | |
三氯乙基磷酸酯 | 40 | |
乙组份 | 玻璃丝纤维 | 5 |
丙组份 | 异氰酸酯 | 178 |
甲组份的聚醚多元醇是聚氨酯泡沫塑料的两大原料之一,可以采用市场公开销售的MW3000聚醚三元醇和MW1000聚醚三元醇,还可以采用南京金陵石化二厂生产的3010聚醚多元醇,上海高分子树脂化工厂生产的330N聚醚多元醇、835G聚醚多元醇等:三氟三氯乙烷为发泡剂;三乙醇胺为催化剂,选用三乙醇胺作为催化剂的优点是可使物料流动时间长,能使物料有足够时间充满模具,从而保证产品质量;乙二胺是催化交联剂,它可加速胶凝,起到固化作用;硅油是泡沫稳定剂,该泡沫稳定剂可降低表面张力和调节气泡大小,有利于泡沫形成,它可作为原料的乳化剂,使物料成为均匀的混合物,保证整个泡沫反应均匀进行,提高泡孔的闭孔率。氧化锑是阻燃剂,主要起阻燃作用,由于它的物理形态是固体微粒体,所以它还作为成核剂,将泡沫物料聚集成核,加强成品的组织紧密度;三氯乙基磷酸酯是阻火助剂,它具有自熄作用,还具有降低混合物高泡沫粘结力的作用。乙组份是增韧剂,选用3~5mm长的玻璃丝纤维。丙组份的异氰酸酯是聚氨酯泡沫塑料的第二大原料,市场有售。
假设上述组方中的1份是1公斤(也可以设为任意重量),将上述甲组份中的材料按所述份数进行混合,搅拌均匀;再按所述份数加入乙组份,搅拌均匀;再按所述份数加入丙组份,搅拌均匀,入模,这时,开始发泡反应,控制发泡时间为4.5~6分钟,控制发泡反应的原料温度为20~30℃、控制环境温度为20~25℃、控制模具温度为40~60℃;最后热压制成成品。如果要为保温板上颜色,可将适量颜料与乙组份一起加入即可。
实施例2
组份名称 | 材料名称 | 用量(份) |
甲组份 | 330N聚醚多元醇 | 96 |
水 | 38 | |
有机锡 | 3.5 | |
乙二胺 | 28 | |
硅油 | 4.5 | |
三磷酸酯 | 7 | |
三氯乙基磷酸酯 | 40 | |
乙组份 | 聚乙烯纤维 | 7 |
丙组份 | 异氰酸酯 | 170 |
其中用水作为发泡剂的原理是用水与异氰酸酯生成二氧化碳气体,从而实现发泡。根据上述配方,用与实施例1相同的方法制成成品。
实施例3
组份名称 | 材料名称 | 用量(份) |
甲组份 | 835G聚醚多元醇 | 103 |
二氯甲烷 | 44 | |
三乙烯二胺 | 5 | |
乙二胺 | 33 | |
硅油 | 5.5 | |
氢氧化铝 | 7 | |
三氯乙基磷酸酯 | 40 | |
乙组份 | 涤沦纤维 | 4 |
丙组份 | 甲苯二异氰酸酯 | 185 |
根据上述配方,用与实施例1相同制作方法制成成品。
实施例1、2、3制成的成品经过产品质量部门的检验,其导热系数、阻燃性、耐热及耐寒性、热稳定性、强度等指标均高于已有的挤塑聚苯泡沫保温板(XPS),其中实施例1的产品性能最佳。
Claims (3)
1、一种聚氨酯泡沫墙体保温板,其特征是:它由甲组份、乙组份和丙组份按下列重量份配比组成,
1.1所述的甲组份包括:
①聚氨酯主料之一,采用聚醚多元醇,用量为95~105份;
②发泡剂采用三氟三氯乙烷或二氯甲烷或水,用量为35~45份;
③催化剂采用有叔胺类催化剂或有机锡催化剂,其中有叔胺类催化剂选自三乙烯二胺、三乙醇胺、三乙胺,用量为3.5~5份;
④催化交联剂采用乙二胺,用量为28~35份;
⑤泡沫稳定剂采用硅油,用量为4.5~6份;
⑥阻燃剂采用无机或有机阻燃剂,其中无机阻燃剂选自氧化锌、氧化锑、氢氧化铝、硼酸盐,有机阻燃剂选自磷、三磷酸酯,用量为5~10份;
⑦阻火助剂采用三氯乙基磷酸酯,用量为38~45份;
1.2所述的乙组份为增韧剂,选自聚乙烯纤维或涤沦纤维或玻璃丝纤维,长度为3~5mm,用量为2~10份;
1.3所述的丙组份是聚氨酯主料之二,采用异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯,用量为170~188份。
2、如权利要求1所述的聚氨酯泡沫墙体保温板,其特征是:
所述的甲组份包括:
①聚醚多元醇,用量为100份;
②发泡剂是三氟三氯乙烷,用量为40份;
③催化剂是三乙醇胺,用量为4份;
④催化交联剂是乙二胺,用量为30份;
⑤泡沫稳定剂是硅油,用量为5份;
⑥阻燃剂是氧化锑,用量为8份;
⑦阻火助剂为三氯乙基磷酸酯,用量为40份;
所述的乙组份是玻璃丝纤维,长度为3~5mm,用量为5份;
所述的丙组份是异氰酸酯,用量为178份。
3、权利要求1或2所述聚氨酯泡沫墙体保温板的生产方法,其步骤如下:
将甲组份中的材料①~⑦按所述份数混合,搅拌均匀;再按所述份数加入乙组份,搅拌均匀;再按所述份数加入丙组份,搅拌均匀,入模进行发泡反应,控制发泡时间在4.5~6分钟之内,控制发泡反应的原料温度为20~30℃,控制环境温度为20~25℃,控制模具温度为40~60℃;最后热压制成成品。
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