一种阻燃相变储能保温隔热材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃相变储能保温隔热材料及其制备方法。该材料由以下组分组成：改性聚醚多元醇、多亚甲基多苯基异氰酸酯、二乙醇胺、三乙烯二胺、辛酸亚锡、硅油、正己烷、水、聚磷酸铵和三聚氰胺；其中改性聚醚多元醇是由三氯氧磷作为偶联剂接枝相变储能物质聚乙二醇到聚醚多元醇上而制备而成，相变储能物质通过键接的形式完全反应到了聚醚多元醇上。本发明专利技术所制备的阻燃相变储能保温隔热材料，除了具备保温隔热性能的同时，还具备阻燃性能，为建筑外墙保温隔热的安全性提供了极大的支持，对推动我国节能工程防火技术的进步和发展具有重要意义。

Flame retardant phase change energy storage heat insulation material and preparation method thereof

The invention discloses a flame retardant phase change energy storage heat insulation material and a preparation method thereof. The material consists of the following components: modified polyether polyol, Papi, two ethanol amine, three ethylene two amine, stannous octoate, silicone oil, hexane, water, ammonium polyphosphate and melamine modified polyether polyol; which is composed of three phosphorus oxychloride as coupling agent graft phase change can the material into polyether polyol and polyethylene glycol was prepared through the phase change energy storage material bonded to form complete reaction of polyether polyol on. The flame retardant PCM prepared to insulating materials, in addition to having the insulation performance at the same time, also has the flame retardant performance, provide great support for the safety of building exterior wall insulation, is of great significance to promote the progress and development of fire protection technology of energy-saving project in China.

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃相变储能保温隔热材料及其制备方法
本专利技术设计保温隔热材料，具体设计一种阻燃相变储能保温隔热材料及其制备方法。本专利技术阻燃相变储能保温隔热材料具备保温隔热功能、阻燃功能、储能功能于一体，在建筑节能外维护结构的应用中具有很大的前景。
技术介绍
聚氨酯泡沫塑料是一种新型的高分子合成材料，其是由异氰酸酯与多元醇反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。目前，硬质聚氨酯泡沫主要用于建筑行业、制冷设备、家具行业、家用电器等领域。现阶段，硬质聚氨酯泡沫最常被用做外墙保温材料，如何提高其保温隔热性能一直是人们所思考的问题；利用物质在相变过程中吸收或放出相变潜热的相变储能技术也逐渐进入了人们的视野，所谓相变储能材料，就是可以在特定温度范围内，维持自身的温度不变，通过改变自身物理状态储存或释放热量的材料；在作为外墙保温材料的硬质聚氨酯泡沫中添加相变储能材料，能够降低材料的导热系数，提高材料的保温隔热效果，但是相变储能材料的添加使得硬质聚氨酯材料的火灾危险性大大提高，因此，亟需一种在不降低材料自身保温隔热性能甚至有所提高的前提下，阻燃性能也得到提高的新型高分子材料。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足之处，本专利技术提供一种阻燃相变储能保温隔热材料及其制备方法。该材料采用具有储能功能的改性含磷聚醚多元醇阻燃剂，并与异氰酸酯等物质相互作用制备得到阻燃相变储能材料，其在保持甚至提高保温隔热性能的同时，还具备储能、阻燃性能，并且具有良好的抗压强度和尺寸稳定性，为建筑外墙保温隔热的安全性提供了极大的支持，对推动我国建筑节能工程防火技术的进步和发展具有重要意义。本专利技术解决上述问题的技术方案如下，提供一种阻燃相变储能保温隔热材料，包括以下重量份的组分：所述改性聚醚多元醇通过以下方法制备得到：以三氯氧磷为偶联剂，将相变储能物质聚乙二醇键接到聚醚多元醇上，制备得到。本专利技术的有益效果为：采用键接有相变储能物质聚乙二醇的含磷多元醇与其它具有特定含量的物质相互协同作用，制得具有相变储能功能的含磷聚醚多元醇阻燃剂，该材料仍可保持低导热系数有机高分子泡沫体的本质，其相变储能功能使得其可作为一种“智能”保温隔热材料的特征，当室内温度高于人体的舒适温度时发生相变吸收热量，储存的能量在室内温度较低时释放出来，而使室内温度较长时间恒定在人体最佳舒适温度范围内。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：一种阻燃相变储能保温隔热材料，包括以下重量份的组分：进一步，所述改性聚醚多元醇的具体制备方法为：(1)在四氢呋喃中加入聚乙二醇，搅拌使聚乙二醇完全溶解，得到溶液A；(2)在正己烷中加入三氯氧磷，搅拌使三氯氧磷完全溶解，得到溶液B；(3)在40-50℃下，将溶液B加入到溶液A中，反应1～1.5小时，旋蒸，得到液态产物C；(4)将液态产物C加热至90-100℃，滴加聚醚多元醇，反应1～1.5小时，即得改性聚醚多元醇；进一步，所述聚醚多元醇为丙三醇基聚氧化丙烯醚、三羟甲基丙烷聚氧化丙烯醚以及季戊四醇聚氧化丙烯醚中的任一种。本专利技术的有益效果为：将三氯氧磷滴加到聚乙二醇溶液中时，P-Cl键会迅速与聚乙二醇末端的羟基发生反应生成P-O-C键和副产物HCl气体，当三氯氧磷的某个P-Cl键键接上聚乙二醇分子后，剩余P-Cl的反应活性会因空间位阻效应而降低，本专利技术通过控制聚乙二醇的添加量，进而制得含P-Cl键的三氯氧磷-聚乙二醇化合物。在制备含磷与相变储能链段的聚醚多元醇的过程中，聚乙二醇和POCl3的反应十分剧烈，很容易生成其它产物，引入四氢呋喃作为聚乙二醇的溶剂、正己烷作为POCl3的稀释剂，一方面可以有效控制反应速率，另一方面正己烷和四氢呋喃共沸，旋蒸大概50℃左右就能一起蒸出；同时，由于含磷与相变储能链段的聚醚多元醇中通过嵌段的方式嵌入了聚乙二醇，根据嵌段高分子理论，嵌段高分子中的嵌段在结晶性能上能够保持独立性，因此，聚乙二醇的结晶性能够保持独立性，从而赋予聚醚多元醇相变储能的功能，并且，聚醚多元醇结构单元和MDI结构单元的骨架作用以及聚氨酯三维网络结构的网络限域作用，使得即使聚乙二醇发生熔融相变也不流动；同时，由于偶联剂三氯氧磷引入了无卤阻燃元素磷元素，在受热时其可以催化化合物中的叔炭、苯环等成炭结构单元成炭，起隔热隔氧以及阻碍凝聚相和气相的物质传递而发挥阻燃作用。进一步，所述聚乙二醇、三氯氧磷和聚醚多元醇的重量比为1～3：1～1.15：2～7；所述聚乙二醇与四氢呋喃的质量体积比为1.5～3：3～7；所述三氯氧磷与正己烷的质量体积比为1～1.15：2～4。进一步，所述聚乙二醇为聚乙二醇-600、聚乙二醇-800或聚乙二醇-1000。进一步，步骤(3)中，在45℃下，将溶液B缓慢滴加到溶液A中，反应1小时，得到液态产物C。进一步，步骤(4)中，将液态产物C加热至90℃，快速搅拌下滴加聚醚多元醇，反应1小时，得到改性聚醚多元醇。上述阻燃相变储能保温隔热材料的制备方法，包括：在改性聚醚多元醇中加入二乙醇胺溶液，搅拌反应20～30分钟，调节其酸值为0.03～0.05mgKOH/g，得到发泡所需的改性聚醚多元醇；按照配方比例，称取上述得到的发泡所需的改性聚醚多元醇、辛酸亚锡、硅油、聚磷酸铵、三聚氰胺和水混合，搅拌10～15分钟后，然后加入正己烷，搅拌1～2分钟，再加入多亚甲基多苯基异氰酸酯和三乙烯二胺，快速搅拌8～10秒进行发泡，将得到的泡沫于100-120℃下熟化2-3小时，得到阻燃相变储能保温隔热材料。本专利技术具有以下有益效果：1)本专利技术制得的阻燃相变储能保温隔热材料在无机阻燃元素P的作用下具有良好的阻燃效果，同时利用相变储能物质的储能能力弥补了P元素的引入导致保温隔热材料导热系数增大，使得保温隔热材料的保温隔热性能没有降低甚至有所提高，同时有效降低了保温隔热材料的火灾危险性，为建筑外墙保温隔热的安全性提供了技术支撑，对推动我国建筑节能工程防火技术的发展具有重要意义。2)本专利技术将通过嵌段的方式在聚醚多元醇中嵌入聚乙二醇，使得其结晶性能保持独立性，从而具有良好的相变储能功能，同时，再在其中引入磷元素，使其同时具有良好的持续阻燃性能。3)本专利技术提供的含磷与相变储能链段的聚醚多元醇原料廉价易得、不含卤素、环保无毒，含有2个以上的活性端羟基可以与多亚甲基多苯基多异氰酸酯反应制备阻燃聚氨酯相变储能材料，既克服了物理添加型阻燃剂在聚氨酯体系中分散性差、容易降低材料物理性能的缺陷，又通过相变储能材料的加入解决了磷元素的加入导致的保温隔热性能降低的问题。附图说明图1为纯样聚氨酯泡沫的差示扫描量热仪测定的DSC图；图2为本专利技术阻燃相变储能保温隔热材料的差示扫描量热仪测定的DSC图；图3为本专利技术阻燃相变储能保温隔热材料的烟密度分析图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1：一种阻燃相变储能材料，包括以下重量份的组分：改性聚醚多元醇100份、二乙醇胺20份、多亚甲基多苯基异氰酸酯150份、三乙烯二胺2.0份、辛酸亚锡0.3份、硅油2.0份、正己烷15份、聚磷酸铵10份、三聚氰胺10份和水2份。该改性聚醚多元醇的制备过程为：以三氯氧磷为偶联剂，通过其P-Cl键与OH的充分反应，将相变储能物质聚乙二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃相变储能保温隔热材料，其特征是，包括以下重量份的组分：改性聚醚多元醇                    80～120份二乙醇胺                          20～25份多亚甲基多苯基异氰酸酯            146～153份三乙烯二胺                        2.0～2.5份辛酸亚锡                          0.3～0.5份硅油                              2.0～3.0份正己烷                            10～15份水                                1.5～2份聚磷酸铵                          0～30份三聚氰胺                          0～30份；所述改性聚醚多元醇通过以下方法制备得到：以三氯氧磷为偶联剂，将相变储能物质聚乙二醇键接到聚醚多元醇上，制备得到。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃相变储能保温隔热材料，其特征是，包括以下重量份的组分：改性聚醚多元醇80～120份二乙醇胺20～25份多亚甲基多苯基异氰酸酯146～153份三乙烯二胺2.0～2.5份辛酸亚锡0.3～0.5份硅油2.0～3.0份正己烷10～15份水1.5～2份聚磷酸铵0～30份三聚氰胺0～30份；所述改性聚醚多元醇通过以下方法制备得到：以三氯氧磷为偶联剂，将相变储能物质聚乙二醇键接到聚醚多元醇上，制备得到。2.根据权利要求1所述的阻燃相变储能保温隔热材料，其特征是，包括以下重量份的组分：改性聚醚多元醇100份二乙醇胺20份多亚甲基多苯基异氰酸酯150份三乙烯二胺2.0份辛酸亚锡0.3份硅油2.0份正己烷15份水2份聚磷酸铵10份三聚氰胺10份。3.根据权利要求1或2所述的阻燃相变储能保温隔热材料，其特征是，所述改性聚醚多元醇的具体制备方法为：(1)在四氢呋喃中加入聚乙二醇，搅拌聚乙二醇完全溶解，得到溶液A；(2)在正己烷中加入三氯氧磷，搅拌使三氯氧磷完全溶解，得到溶液B；(3)在40-50℃下，将溶液B加入到溶液A中，反应1～1.5小时，旋蒸，得到液态产物C；(4)将液态产物C加热至90-100℃，滴加聚醚多元醇，反应1～1.5小时，即得改性聚醚多元醇。4.根据权利要求3所述的阻燃相变储能保温隔热材料，其特征是，所述聚乙二醇、三氯氧磷和聚醚多元醇的重量比为1～3∶1～1.15∶2～7；所述聚乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵乘寿，马跃，杨悸，陈俊敏，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51