本發(fā)明屬于外墻體保溫材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國正在制定一系列強(qiáng)制性的建筑節(jié)能措施，這無疑給PU泡沫塑料在建筑節(jié)能中大規(guī)模使用創(chuàng)造了一個發(fā)展機(jī)遇。然而聚氨酯硬泡是一種容易燃燒的有機(jī)材料，它在燃燒時釋放出大量有毒煙霧，可使人在短時間內(nèi)中毒和窒息。在我國PU泡沫塑料的實際使用中，火災(zāi)事故不斷發(fā)生。因此如果不能有效、切實地解決其防火安全性的問題，找不到一個具有充分科學(xué)根據(jù)的途徑來解決其使用過程中的防火安全性問題，那么PU泡沫塑料就無法在我國建筑節(jié)能中獲得大規(guī)模推廣應(yīng)用。所以聚氨酯泡沫塑料的耐燃、防火等問題成為迫切需要解決的重要課題，這個問題是硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料今后能否繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。
聚氨酯泡沫的密度通常比以CFC-11(即三氯氟甲烷)體系為發(fā)泡劑制備的聚氨酯泡沫的密度高10％左右，而且用戊烷作為發(fā)泡劑制備的聚氨酯泡沫在聚醚多元醇中溶解性差。采用水和超臨界CO2為發(fā)泡劑制備的聚氨酯泡沫，在低密度時，強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性和絕熱性能都比較差，且在制備過程中需消耗較多的異氰酸酯。此外，CO2分子體積較小，易從泡孔中緩慢逸出，導(dǎo)致泡沫的絕熱性能下降。HFCs類發(fā)泡劑的氣相導(dǎo)熱系數(shù)比戊烷低，與HCFC-141b類的接近但稍高一點。HFCs類發(fā)泡劑與戊烷相比安全性更高，且低毒、零ODP值。HFCs中的HFC-365mfc(即1，1，1，3，3-五氟丁烷)氣相導(dǎo)熱系數(shù)低，25℃時只有10.6mW/m·K，且具有較高的沸點(40.2℃)，可以在常溫常壓下作為發(fā)泡劑使用制備聚氨酯泡沫。
未經(jīng)增強(qiáng)的硬質(zhì)聚氨酯泡沫由于壓縮強(qiáng)度較低，限制了其應(yīng)用范圍。增強(qiáng)聚氨酯泡沫的有效途徑是在反應(yīng)原料中添加無機(jī)增強(qiáng)劑填料，然而用做增強(qiáng)劑的無機(jī)填料往往具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，使得增強(qiáng)泡沫的力學(xué)性能的同時削弱了其絕熱性能。
專利ZL200610043347.X、提出了一種聚氨酯硬泡外墻外保溫系統(tǒng)材料，包括聚氨酯防潮底漆、聚氨酯硬體材料、界面劑、內(nèi)含玻璃纖維網(wǎng)格布的抗裂聚合物水泥砂漿和飾面涂料。其特點是解決了外墻保溫墻面裂縫的產(chǎn)生，提高了表面平整度和裝飾性。但是該專利對材料的防火阻燃性沒有提及，保溫體系也沒有防火阻燃的相關(guān)措施。CN101139186A公開了一種發(fā)泡聚氨酯、膨脹珍珠巖復(fù)合保溫板及其生產(chǎn)工藝，其使用的珍珠巖顆粒粒徑范圍較大，為1～12mm，添加質(zhì)量為聚氨酯反應(yīng)原料的3～4倍，得到的聚氨酯泡沫材料導(dǎo)熱系數(shù)較高，達(dá)到46～60mW/m·K，并且密度較大。CN102531467A公開了一種發(fā)泡聚氨酯、膨脹珍珠巖復(fù)合保溫阻燃板及其制備方法，但是其使用的發(fā)泡劑不是環(huán)保型的發(fā)泡劑，并且得到的聚氨酯泡沫材料導(dǎo)熱系數(shù)較高，為24～42mW/m·K，失去了聚氨酯泡沫材料本身的優(yōu)異的絕熱性能。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對目前國內(nèi)外結(jié)合聚氨酯硬泡保溫系統(tǒng)的存在的主要問題，結(jié)合目前聚氨酯硬泡防火阻燃技術(shù)的研究進(jìn)展，聚氨酯保溫材料達(dá)到國標(biāo)B1級或更高的防火等級，單一的添加阻燃劑技術(shù)不能解決問題，并且存在聚氨酯硬泡保溫材料防火阻燃性能與力學(xué)性能相互矛盾的問題，本發(fā)明提出一種聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料，該復(fù)合材料提高阻燃性同時保持其優(yōu)異的力學(xué)性能以及絕熱性能。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
一種聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料，由A組分和B組分組成，按照重量份數(shù)計算，A組分由溴化環(huán)氧樹脂5～18份、聚醚多元醇60～80份、預(yù)處理的膨脹珍珠巖5～10份、催化劑1～4份、阻燃劑15～30份、穩(wěn)定劑1～3份以及發(fā)泡劑15～30份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述發(fā)泡劑由五氟丙烷1～5份、五氟丁烷6～12份與二氯乙烷2～6份組成，所述膨脹珍珠巖的預(yù)處理方法為：篩網(wǎng)篩分粒度為50～150目的膨脹珍珠巖，加入水中翻攪10～15分鐘，靜置10～20分鐘，撈取漂浮在水上的膨脹珍珠巖并且于105℃～120℃的條件下烘至恒重，然后冷卻到室溫，即得到經(jīng)過預(yù)處理的膨脹珍珠巖。
進(jìn)一步，所述聚醚多元醇為5官能度，分子量為600～700的聚醚多元醇。
進(jìn)一步，溴化環(huán)氧樹脂由四溴雙酚與環(huán)氧氯丙烷為原料制備得到，其環(huán)氧當(dāng)量為450～480g/eq，溴含量為48～52wt％。
進(jìn)一步，所述催化劑為月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、醋酸錫、二乙酸二丁基錫或二乙酸二辛基錫。
進(jìn)一步，所述阻燃劑為磷酸三(2-氯乙基)酯、甲基磷酸二甲酯、三(2，3-二溴丙基)聚異氰脲酸酯或三溴新戊醇。
進(jìn)一步，穩(wěn)定劑為硅油。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料的制備方法，包括以下步驟：將溴化環(huán)氧樹脂、聚醚多元醇、二氯乙烷與五氟丁烷預(yù)混合，同時加入預(yù)處理的膨脹珍珠巖、穩(wěn)定劑、催化劑、阻燃劑和五氟丙烷得到A組分，將多苯基多亞甲基多異氰酸酯作為B組分，將A組分與B組分混合發(fā)泡，異氰酸酯指數(shù)為1.05～1.15，得到聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料。
進(jìn)一步，A組分與B組分的混合重量比為1∶1～1.6。
本發(fā)明中膨脹珍珠巖的預(yù)處理方法為：篩網(wǎng)篩分粒度為50～150目的膨脹珍珠巖，加入水中翻攪10～15分鐘，靜置10～20分鐘，撈取漂浮在水上的膨脹珍珠巖并且于105℃～120℃的條件下烘至恒重，然后冷卻到室溫，即得到經(jīng)過預(yù)處理的膨脹珍珠巖。使得物料在短時間內(nèi)均勻加熱，泡沫起發(fā)快，泡沫成長動力能夠有效克服膨脹珍珠巖的重力阻力，聚氨酯形成的泡沫結(jié)構(gòu)理想，而且能夠與膨脹珍珠巖和阻燃劑實現(xiàn)良好復(fù)合，保持了優(yōu)異的壓縮性能與絕熱性能，導(dǎo)熱系數(shù)小于16～18mW/m·K。
本發(fā)明采用環(huán)氧樹脂改性聚氨酯硬泡的主要目的為環(huán)氧基團(tuán)與異氰酸酯反應(yīng)生成高耐熱的聚噁唑酮化合物，因此引入不同的環(huán)氧樹脂可以得到不同耐熱性的聚氨酯泡沫塑料；如果采用普通的環(huán)氧樹脂會降低聚氨酯硬泡的阻燃性能，因此本發(fā)明采用已經(jīng)市場化的阻燃性環(huán)氧樹脂溴化環(huán)氧樹脂，即提高聚氨酯硬泡的耐熱性又提高其阻燃性。
本發(fā)明所述聚醚多元醇還包括含叔胺基聚醚多元醇，可以由多元伯或仲胺與環(huán)氧化合物開環(huán)反應(yīng)制得，多元胺的碳原子數(shù)在2～18之間，具體包括乙二胺聚氧化丙烯四醇或二乙烯三胺聚氧化丙烯五醇。
在本發(fā)明中，所述的阻燃劑為磷酸三(2-氯乙基)酯、甲基磷酸二甲酯、三(2.3二溴丙基)聚異氰脲酸酯或三溴新戊醇，這些阻燃劑屬于添加型或反應(yīng)型阻燃劑，與聚氨酯體系相容性好，加入后體系能保持長時間的穩(wěn)定性，并且對聚氨酯硬泡本身的力學(xué)性能影響較小，在聚氨酯硬泡系統(tǒng)中使用阻燃抑煙效果顯著。
本發(fā)明的有益效果是產(chǎn)品同時具有較高的阻燃性能和優(yōu)異的力學(xué)性能。
具體實施方式
實施例1
一種聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料，由A組分和B組分組成，按照重量份數(shù)計算，A組分由溴化環(huán)氧樹脂5份、聚醚多元醇60份、膨脹珍珠巖7份、月桂酸二丁基錫1份、甲基磷酸二甲酯15份、硅油1份以及發(fā)泡劑15份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述發(fā)泡劑由五氟丙烷1份、五氟丁烷6份與二氯乙烷4份組成。A組分與B組分的混合重量比為1∶1。
膨脹珍珠巖的預(yù)處理方法為：篩網(wǎng)篩分粒度為50～150目的膨脹珍珠巖，加入水中翻攪10分鐘，靜置10分鐘，撈取漂浮在水上的膨脹珍珠巖并且于105℃的條件下烘至恒重，然后冷卻到室溫，即得到經(jīng)過預(yù)處理的膨脹珍珠巖
制備方法，包括以下步驟：將溴化環(huán)氧樹脂、聚醚多元醇、二氯乙烷與五氟丁烷預(yù)混合，同時加入預(yù)處理的膨脹珍珠巖、硅油、月桂酸二丁基錫、甲基磷酸二甲酯和五氟丙烷得到A組分，將多苯基多亞甲基多異氰酸酯作為B組分，將A組分與B組分混合發(fā)泡，異氰酸酯指數(shù)為1.05，得到聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料。
實施例2
一種聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料，由A組分和B組分組成，按照重量份數(shù)計算，A組分由溴化環(huán)氧樹脂12份、聚醚多元醇70份、膨脹珍珠巖5份、辛酸亞錫2份、磷酸三(2-氯乙基)酯24份、硅油2份以及發(fā)泡劑24份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述發(fā)泡劑由五氟丙烷3份、五氟丁烷9份與二氯乙烷2份組成。A組分與B組分的混合重量比為1∶1.4。
膨脹珍珠巖的預(yù)處理方法為：篩網(wǎng)篩分粒度為50～150目的膨脹珍珠巖，加入水中翻攪15分鐘，靜置20分鐘，撈取漂浮在水上的膨脹珍珠巖并且于120℃的條件下烘至恒重，然后冷卻到室溫，即得到經(jīng)過預(yù)處理的膨脹珍珠巖。
制備方法，包括以下步驟：將溴化環(huán)氧樹脂、聚醚多元醇、二氯乙烷與五氟丁烷預(yù)混合，同時加入預(yù)處理的膨脹珍珠巖、硅油、辛酸亞錫、磷酸三(2-氯乙基)酯和五氟丙烷得到A組分，將多苯基多亞甲基多異氰酸酯作為B組分，將A組分與B組分混合發(fā)泡，異氰酸酯指數(shù)為1.1，得到聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料。
實施例3
一種聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料，由A組分和B組分組成，按照重量份數(shù)計算，A組分由溴化環(huán)氧樹脂18份、聚醚多元醇80份、膨脹珍珠巖10份、二乙酸二辛基錫4份、三溴新戊醇30份、硅油3份以及發(fā)泡劑30份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述發(fā)泡劑由五氟丙烷5份、五氟丁烷12份與二氯乙烷6份組成。A組分與B組分的混合重量比為1∶1.6。
制備方法，包括以下步驟：將溴化環(huán)氧樹脂、聚醚多元醇、二氯乙烷與五氟丁烷預(yù)混合，同時加入預(yù)處理的膨脹珍珠巖、硅油、二乙酸二辛基錫、三溴新戊醇和五氟丙烷得到A組分，將多苯基多亞甲基多異氰酸酯作為B組分，將A組分與B組分混合發(fā)泡，異氰酸酯指數(shù)為1.15，得到聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料。
實施例4
將實施例1-3制備得到的聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料進(jìn)行抗壓強(qiáng)度以及氧化指數(shù)等性能測定，結(jié)果見表1。
表1實施例1-3聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料性能參數(shù)
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。