一种匀质的不燃型聚氨酯泡沫隔热保温材料及其制备方法技术

技术编号:19383846 阅读:4 留言:0更新日期:2018-11-10 00:14
本发明专利技术公开了一种匀质的不燃型聚氨酯泡沫隔热保温材料及其制备方法,所述隔热保温材料是由聚氨酯硬泡发泡料、阻燃剂和无机填料反应后制得的,按重量份计,聚氨酯硬泡发泡料:6~20份,阻燃剂:4~20份;无机填料:60~90份,所述无机填料的松散堆积密度为1.0~2.0g/cm

A uniform non flammable polyurethane foam thermal insulation material and its preparation method

The invention discloses a uniform non flammable polyurethane foam thermal insulation material and a preparation method thereof. The thermal insulation material is prepared by reacting polyurethane rigid foam foaming material, flame retardant and inorganic filler. According to the weight portion, the polyurethane rigid foam foaming material is 6~20 parts, flame retardant: 4~20 parts; inorganic filler: 60 ~ 90, the bulk density of the inorganic filler is 1 ~ 2.0g/cm.

【技术实现步骤摘要】
一种匀质的不燃型聚氨酯泡沫隔热保温材料及其制备方法
本专利技术属于新材料领域,具体涉及一种匀质的不燃型聚氨酯泡沫隔热保温材料及其制备方法。
技术介绍
中国经济进入新常态,能源供给制约因素加剧,资源环境制约不断凸显。积极推进建筑节能,能有效贯彻落实我国节能减排方针,推动绿色、循环、低碳发展。使用保温材料对建筑墙体进行隔热保温,能有效减少能量损耗,提升建筑能源利用效率。目前,市场上使用的保温材料是以酚醛、聚氨酯、聚苯乙烯等为主的有机泡沫保温材料,和以泡沫混凝土、珍珠岩、岩棉、玻璃棉为主的无机泡沫保温材料。无机保温材料多为不燃材料,消防安全性能好,但其保温效果较差,难以达到国家新的建筑能耗标准,并且还存在容重大、强度低、吸水率高、施工不便等问题。有机保温材料具有质量轻、吸水率低、导热系数低,保温效果好等优点;其中,聚氨酯硬泡更是因其优异的保温性能,而深受欧美、日韩等发达国家的亲睐,市场占有率超过50%。但受限于自身安全性能的影响,聚氨酯硬泡在我国建筑保温材料市场中的综合占有率尚不足10%。近年来,因不正当使用或使用劣质的保温材料而导致的火灾事故不断增加,造成了严重的经济损失和人员伤亡。国家对建筑保温材料的监管也由此愈加严格。强制性标准规定,建筑高度大于50米时,保温材料的燃烧性能必须达到A级不燃。聚氨酯硬泡本身是一种可燃的有机高分子材料,行业内主要是通过添加少量阻燃剂,或以聚氨酯硬泡为芯材,A级无机板为面层制成非匀质的复合板这两种方式来提高泡沫的阻燃性能。然而,受限于聚氨酯材料自身,目前市售的聚氨酯隔热保温材料仅能达到B1级难燃。这是因为聚氨酯分子中以C、H、O、N等元素为主,燃烧后易分解,产生大量的气体和热量,难以达到GB8624-2012标准中对A2级保温材料质量损失率和总热值的要求。例如,专利CN102911341B公开了一种阻燃性改性聚氨酯保温板配方,先向聚氨酯白料中加入总含量低于20wt%的钨酸盐和纳米气凝胶二氧化硅复合阻燃剂,搅拌均匀,再与黑料反应制得持续燃烧时间12~30s、防火等级不低于C级的保温板;专利106313817A以含量<31wt%无机阻燃剂改性的聚氨酯为板芯,表面粘结无机水泥基防护层制得耐高温复合夹芯聚氨酯保温板。目前,由于加工工艺难以突破,聚氨酯泡沫保温材料的固体重量含量一般低于50wt%,聚氨酯含量偏高,这使得保温材料的总热值、燃烧增长速率、总放热量等关键指标难以达到A级不燃标准。例如,专利CN103834157B通过添加总含量为5~50wt%的膨胀石墨和无机填料对聚氨酯改性,制得无卤无磷高阻燃硬质聚氨酯泡沫保温材料;专利CN102898607A通过将聚氨酯发泡料和无机粉料按质量比3~7:7~3注入模具或自由发泡制得氧指数>50%的改性聚氨酯硬质泡沫材料。上述专利只提供了制品的氧指数数据,而氧指数测定条件与真实的火灾情况差异较大,并不能仅仅用此数据判断材料的燃烧性能等级。因此,开发一种节能保温性能好、防火安全性能高,同时利于工业化生产的的保温材料,具有重要的现实意义和应用价值。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述现有技术中聚氨酯硬泡保温材料防火性能较差以及高固体重量含量时聚氨酯泡沫保温材料难以实现工业化生产的问题,提供一种节能保温性能好、防火安全性能高的匀质的不燃型聚氨酯泡沫隔热保温材料及其制备方法。技术方案:本专利技术的目的通过下述技术方案实现:本专利技术提供了一种匀质的不燃型聚氨酯泡沫隔热保温材料,是由聚氨酯硬泡发泡料、阻燃剂和无机填料反应后制得的泡沫隔热保温材料,其中,按重量份计,聚氨酯硬泡发泡料:6~20份,包括重量比为100:(120~180)的白料和黑料,所述白料包括多元醇100份,催化剂1.5~5.0份,发泡剂4~42份,水1.5~3.0份,有机硅表面活性剂0.5~4.0份,所述黑料为多亚甲基多苯基多异氰酸酯;阻燃剂:4~20份;无机填料:60~90份,所述无机填料的松散堆积密度为1.0~2.0g/cm3,包括重量比为75~100:0~20:0~5的粒径分别为10~200目、201~500目、501~2000目的无机粒子。本专利技术通过向聚氨酯硬泡中添加阻燃剂和大量的不燃性填料,提高泡沫的阻燃性能,利用固体熔化,吸热分解以及发生其他吸热反应来消耗热量,阻止燃烧继续进行,降低保温材料的总热值,从而实现聚氨酯硬泡防火等级的提升。为使聚氨酯泡沫材料达到A2级不燃,本专利技术的泡沫材料中固体重量含量不低于74%。为确保高固体含量下,反应原料的加工性能和泡沫整体性能,本专利技术对所用填料的粒径和松散堆积密度进行了筛选。当无机填料的粒径过大,低于10目时,填料分散较差,并会破坏泡沫的泡孔结构,泡沫材料性能分布不均,整体性能下降;当200目以上小粒径填料过多,或粒径过小,高于2000目时,填料比表面积过大,容易发生聚集,导致料液过于粘稠,流动性和加工性变差,泡沫性能大幅度下降,严重时泡沫甚至不能起发。同时,本专利技术发现,无机填料的松散堆积密度也会极大地影响原料的加工性能。当松散堆积密度过小时,无机填料的体积接近或超过聚氨酯发泡料的体积,隔热保温材料发泡倍率过低,泡沫整体性能下降;而当堆积密度进一步减小,二者甚至无法通过现有的设备实现均匀混合,无法发泡成型;当无机填料的松散堆积密度过大时,泡沫容易塌泡,其次,泡沫内的填料也将随着时间的推移而沉降,使得泡沫机械性能不断降低。申请人在研究中意外的发现,加入少量粒径超过500目的小粒径无机粒子充当填料,有利于获得泡孔细密均匀的隔热保温材料,但当这些小粒径无机粒子的添加量超过5%时,原料粘度大幅度上升,会严重影响流动性和加工性能。上述隔热保温材料中,所述无机粒子选自氧化硅、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钡、硅酸盐、硅铝酸盐中的一种或几种。上述无机粒子可以是化工原料及其矿物、工业废料或建筑废料,例如硅石、硅砂、石英砂、硅微粉、方解石、大理石、石灰石、白云石、白垩、菱镁矿、硬石膏、石膏、重晶石、硅灰石、硅线石、霞石、滑石、长石、云母、沸石、蛭石、高岭土、蒙脱石、水云母、硅藻土、膨润土、凹凸棒石、海泡石、伊利石、玄武石、花岗石、火山岩、珍珠岩、玻化微珠、浮石、陶瓷微珠、玻璃微珠等化工原料及其矿物,粉煤灰、煤矸石、煤渣、硅钙渣、电石渣、矿粉、水渣粉、钢渣、磷石膏等工业废料,以及废弃混凝土、废弃砖石、废砖瓦、渣土、碎石料、废砂浆、泥浆、沥青块、废石膏、废灰、废玻璃、废陶瓷等建筑废料。上述隔热保温材料中,所述阻燃剂包括重量比为70~100:0~30的无机阻燃剂和有机阻燃剂,所述无机阻燃剂选自膨胀石墨、氧化石墨烯、氧化铁、氧化锌、氧化锑、氧化镁、氧化铝、氢氧化镁、氢氧化铝、层状镁铝氢氧化物、水滑石、氧化硼、硼砂、硼酸、硼酸盐、偏硼酸盐、氟硼酸铵、红磷、磷酸铵、磷酸二氢铝、聚磷酸铵中的任意的一种或几种,所述有机阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺盐、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三异丙苯酯、磷酸三(2-氯丙基)酯、三(-羧乙基)膦、三(2,3-二氯丙基)磷酸酯、甲基磷酸二甲酯、三羟甲基氧化膦、N,N-二(2-羟异丙基)氨甲基膦酸二乙酯中的任意的一种或几种。不同的阻燃剂,其阻燃机理不同,因而通过复配使用,往往能够产生良好的协同效应,获得更本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种匀质的不燃型聚氨酯泡沫隔热保温材料,其特征在于,是由聚氨酯硬泡发泡料、阻燃剂和无机填料反应后制得的泡沫隔热保温材料,其中,按重量份计,聚氨酯硬泡发泡料:6~20份,包括重量比为100:(120~180)的白料和黑料,所述白料包括多元醇100份,催化剂1.5~5.0份,发泡剂4~42份,水1.5~3.0份,有机硅表面活性剂0.5~4.0份,所述黑料为多亚甲基多苯基多异氰酸酯;阻燃剂:4~20份;无机填料:60~90份,所述无机填料的松散堆积密度为1.0~2.0g/cm3,包括重量比为75~100:0~20:0~5的粒径分别为10~200目、201~500目、501~2000目的无机粒子。

【技术特征摘要】
1.一种匀质的不燃型聚氨酯泡沫隔热保温材料,其特征在于,是由聚氨酯硬泡发泡料、阻燃剂和无机填料反应后制得的泡沫隔热保温材料,其中,按重量份计,聚氨酯硬泡发泡料:6~20份,包括重量比为100:(120~180)的白料和黑料,所述白料包括多元醇100份,催化剂1.5~5.0份,发泡剂4~42份,水1.5~3.0份,有机硅表面活性剂0.5~4.0份,所述黑料为多亚甲基多苯基多异氰酸酯;阻燃剂:4~20份;无机填料:60~90份,所述无机填料的松散堆积密度为1.0~2.0g/cm3,包括重量比为75~100:0~20:0~5的粒径分别为10~200目、201~500目、501~2000目的无机粒子。2.根据权利要求1所述的匀质的不燃型聚氨酯泡沫隔热保温材料,其特征在于,所述无机粒子选自氧化硅、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钡、硅酸盐、硅铝酸盐中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的匀质的不燃型聚氨酯泡沫隔热保温材料,其特征在于,所述阻燃剂包括重量比为70~100:0~30的无机阻燃剂和有机阻燃剂,所述无机阻燃剂选自膨胀石墨、氧化石墨烯、氧化铁、氧化锌、氧化锑、氧化镁、氧化铝、氢氧化镁、氢氧化铝、层状镁铝氢氧化物、水滑石、氧化硼、硼砂、硼酸、硼酸盐、偏硼酸盐、氟硼酸铵、红磷、磷酸铵、磷酸二氢铝、聚磷酸铵中的任意的一种或几种,所述有机阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺盐、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三异丙苯酯、磷酸三(2-氯丙基)酯、三(2-羧乙基)膦、三(2,3-二氯丙基)磷酸酯、甲基磷酸二...

【专利技术属性】
技术研发人员:韦华袁海顺傅振华诸爱东杨志峰熊丽媛祝丽娟邢小刚黄建华
申请(专利权)人:南京红宝丽新材料有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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