一种喷涂型聚氨酯硬质泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种喷涂型聚氨酯硬质泡沫及其制备方法，其组合聚醚多元醇A组份由溴代物为起始剂的阻燃聚醚多元醇、胺醚多元醇、普通聚醚多元醇、匀泡剂、催化剂、磷系阻燃剂、可膨胀石墨预分散组份和发泡剂按照一定比例混合，与B组份异氰酸酯反应，经高压喷涂设备发泡制得。采用化学分散法和物理分散法并用，将可膨胀石墨通过硅烷偶联剂的作用和与多羟基小分子醇之间的氢键作用预分散在参与聚氨酯硬质泡沫成型反应的多羟基小分子醇中，并进一步经过乳化设备分散，最终可膨胀石墨均匀稳定分散在组合聚醚多元醇A组份中。所制备的喷涂型聚氨酯硬质泡沫阻燃达B1级，导热系数为0.0205~0.024W/m.k。此喷涂型聚氨酯硬质泡沫适宜应用于建筑墙体保温、冷库保温等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑墙体、冷库以及管道阻燃保温领域，具体地说是一种喷涂型聚氨酯硬质泡沫及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯硬质泡沫拥有极低的导热系数0.018~0.024W/m.K，是一种目前建筑保温领域最好的保温材料。可借助模具间歇或者连续生产板材，也可采用喷涂设备直接在建筑物基底上进行喷涂施工。相比较板材，喷涂成型的优点是不需要模具，无论是在形状简单的基底表面或者是复杂的基底表面，都可通过喷涂方法形成聚氨酯硬质泡沫保温层，劳动生产率高。更重要的是，采用喷涂施工方式，材料的运输成本显著降低。聚氨酯硬质泡沫极限氧指数仅为18，有一定的火灾隐患。市场上能满足B1级阻燃标准的聚氨酯硬质泡沫产品甚少，多数含有高份数有机含卤素的阻燃添加剂，一旦引起火灾，将产生大量窒息性有毒浓烟，危及人身安全，同时对环保危害很大。大量的有机阻燃剂的添加对聚氨酯硬质泡沫的力学性能造成了极大破坏，而且随着时间的推移阻燃性能会因阻燃成分的游离而减弱。可膨胀石墨作为一种低毒环保的无机阻燃剂，近年来引起了各界的关注。可膨胀石墨是由天然鳞片石墨经化学氧化法或电化学氧化法得到的一种石墨层间化合物。受热到一定程度就会开始膨胀，膨胀后由鳞片状变成低密度多孔的蠕虫状石墨。可膨胀石墨在聚氨酯硬质泡沫中的阻燃抑烟机理主要包含如下两点：（1）经高速加热或者燃烧，在聚氨酯硬质泡沫分子骨架外围形成蠕虫状碳保护层，限制燃烧产生的可燃气体的泄漏，同时起到隔热隔氧阻断火焰的作用；（2）膨胀后形成的高比表面积多孔碳层，表面活性和表面吸附力强，能有效阻止燃烧过程中气相和固相物质的传递，从而起到抑烟的作用。迄今为止，能检索到的文献或专利，涉及可膨胀石墨作为阻燃组份来生产聚氨酯硬质泡沫，大多是利用模具来生产板材。比如公开号为CN103804626A的中国专利，涉及一种无卤阻燃硬质聚氨酯泡沫体及其制备方法，是利用次磷酸盐与可膨胀石墨协效阻燃，借助模具浇注成型生产硬质聚氨酯泡沫保温板材；再比如公开号为CN103834157A的中国专利，涉及一种无卤无磷高阻燃硬质聚氨酯泡沫保温材料及其制备方法，讲述了将可膨胀石墨与氢氧化镁、高岭土、氢氧化铝、碳酸钙等无机填料中的一种或几种复配，通过机械搅拌分散到组合聚醚多元醇中，同样是借助模具浇注成型制备聚氨酯硬质泡沫保温板材。以上专利技术不能用喷涂的方式来制备聚氨酯硬泡，而需要借助模具，原因在于无机粉体材料的添加容易堵塞喷涂设备的滤网和喷枪；更重要的是将可膨胀石墨稳定分散到组合聚醚多元醇中，不出现分层或沉淀，是应用在喷涂型聚氨酯硬质泡沫中的技术难题。目前，市场上还没有任何一家企业将含有可膨胀石墨阻燃组份的组合聚醚多元醇采用喷涂成型的方式应用在建筑墙体保温工程上。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种组成合理，将可膨胀石墨作为主要阻燃剂，含卤素有机阻燃剂的用量大大降低，阻燃性能稳定，阻燃效果好的喷涂型聚氨酯硬质泡沫及其制备方法。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案是：一种喷涂型聚氨酯硬质泡沫，包含A、B两组份，所述B组份为异氰酸酯，其特征在于：所述A组份由下列重量份的原料组成：阻燃聚醚多元醇10~30%胺醚多元醇8~10%普通聚醚多元醇15~25%匀泡剂1.5~2%TEDA液体催化剂1.5~2.5%三聚催化剂2~3%磷系阻燃剂5~10%可膨胀石墨预分散组份10~30%发泡剂20~25%所述A组份与所述B组份按重量比为1:1的配比混合，经高压喷涂设备喷涂成型。进一步，所述可膨胀石墨预分散组份为液体混合物，其中可膨胀石墨粒径在0.18mm以下，膨胀倍率300~600倍，并经由硅烷偶联剂预处理；可膨胀石墨进行预分散处理是将硅烷偶联剂与多羟基小分子醇按质量比为1：5~100混合，超声分散1~3小时得分散溶液；将可膨胀石墨与多羟基小分子醇按质量比1：2~10混合，搅拌2~5小时得可膨胀石墨混合物；将上述分散溶液和可膨胀石墨混合物按质量比1:1~20混合，搅拌0.5~5小时，得到可膨胀石墨预分散组份。所述多羟基小分子醇，其官能度≥3，分子量＜200。作为优选的技术方案，所述阻燃聚醚多元醇是以溴代物为起始剂的聚醚多元醇，其官能度为2，羟值为190mgKOH/g，含溴量为31.5wt％。作为优选的技术方案，所述匀泡剂为硅油。作为优选的技术方案，所述TEDA液体催化剂PT301，购自美国气体公司。作为优选的技术方案，所述三聚催化剂PT304，购自美国气体公司。作为优选的技术方案，所述磷系阻燃剂Tcpp，购自青岛联美公司。作为优选的技术方案，所述发泡剂为一氟二氯乙烷HCFC-141b。本专利技术上述喷涂型聚氨酯硬质泡沫的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：（1）配制可膨胀石墨预分散组份对可膨胀石墨进行预分散处理，将硅烷偶联剂与多羟基小分子醇按质量比为1：5~100混合，超声分散1~3小时得分散溶液；将可膨胀石墨与多羟基小分子醇按质量比1：2~10混合，搅拌2~5小时得可膨胀石墨混合物；将上述分散溶液和可膨胀石墨混合物按质量比1:1~20混合，搅拌0.5~5小时，得到可膨胀石墨预分散组份；（2）配制A组份取10~30份以溴代物为起始剂的阻燃聚醚多元醇、8~10份胺醚多元醇、15~25份普通聚醚多元醇装入反应釜中，开动搅拌；取1.5~2份匀泡剂、1.5~2.5份TEDA液体催化剂、2~3份三聚催化剂、5~10份磷系阻燃剂、10~30份的可膨胀石墨预分散组份、20~25份发泡剂加入到反应釜中，在常温下搅拌10~20分钟，得到可膨胀石墨均匀分散的组合聚醚多元醇A组份（共计100份）；（3）将上述A组份转移至乳化釜中，在转速1000~1600r/min下高速剪切乳化10~30分钟；（4）将步骤（3）乳化后的A组份与所述B组份异氰酸酯按重量比为1：1的配比，经高压喷涂设备制得聚氨酯硬质泡沫。本专利技术所述可膨胀石墨预分散组份为液体混合物。其中可膨胀石墨粒径在0.18mm以下，膨胀倍率300~600倍，并经由硅烷偶联剂预处理；所述多羟基小分子醇，其官能度≥3，分子量＜200。可膨胀石墨经过预分散可以提高在组合聚醚中的分散性和相容性。本专利技术采用上述技术方案，采用可膨胀石墨作为主要阻燃剂与磷系有机阻燃剂以及以溴代物为起始剂的阻燃聚醚多元醇复配。大量降低了含卤素有机阻燃剂的用量，阻燃效果提升明显，而且不会随时间推移降低阻燃性能。特别地，将可膨胀石墨采用化学分散法和物理分散法并用，使得可膨胀石墨在组合聚醚多元醇中不分层，不团聚，均匀分散于聚氨酯硬质泡沫体相中从而提升聚氨酯硬质泡沫的阻燃效果。本专利技术的优点：一是采用高膨胀倍率无卤素低毒环保的可膨胀石墨作为主要阻燃添加剂；二是为保证可膨胀石墨在组合聚醚中的稳定分散性，采用化学分散法和物理分散法并用，即用硅烷偶联剂预处理可膨胀石墨使其预先分散在参与聚氨酯硬质泡沫成型反应的多羟基小分子醇中，靠硅烷偶联剂的作用及多羟基小分子醇与可膨胀石墨表面所带羟基羧基形成的氢键作用使可膨胀石墨在组合聚醚中稳定分散，并用高剪切速率的乳化设备对组合聚醚进行强力乳化分散；三是此种阻燃型喷涂聚氨酯泡沫的制备方法与传统喷涂工艺匹配度高，且成本降低。本专利技术可获得一种协效阻燃喷涂型聚氨酯硬质泡沫。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷涂型聚氨酯硬质泡沫，包含A、B两组份，所述B组份为异氰酸酯，其特征在于：所述A组份由下列重量份的原料组成：阻燃聚醚多元醇                            10~30%胺醚多元醇                                   8~10%普通聚醚多元醇                            15~25%匀泡剂                                        1.5~2%TEDA液体催化剂                          1.5~2.5% 三聚催化剂                                   2~3 %磷系阻燃剂                                   5~10%可膨胀石墨预分散组份                  10~30%发泡剂                                         20~25%所述A组份与所述B组份按重量比为1:1的配比混合，经高压喷涂设备喷涂成型。

【技术特征摘要】
1.一种喷涂型聚氨酯硬质泡沫，包含A、B两组份，所述B组份为异氰酸酯，其特征在于：所述A组份由下列重量份的原料组成：阻燃聚醚多元醇10~30%胺醚多元醇8~10%普通聚醚多元醇15~25%匀泡剂1.5~2%TEDA液体催化剂1.5~2.5%三聚催化剂2~3%磷系阻燃剂5~10%可膨胀石墨预分散组份10~30%发泡剂20~25%所述A组份与所述B组份按重量比为1:1的配比混合，经高压喷涂设备喷涂成型。2.根据权利要求1所述喷涂型聚氨酯硬质泡沫，其特征在于：所述可膨胀石墨预分散组份为液体混合物，其中可膨胀石墨粒径在0.18mm以下，膨胀倍率300~600倍，并经由硅烷偶联剂预处理；可膨胀石墨进行预分散处理是将硅烷偶联剂与多羟基小分子醇按质量比为1：5~100混合，超声分散1~3小时得分散溶液；将可膨胀石墨与多羟基小分子醇按质量比1：2~10混合，搅拌2~5小时得可膨胀石墨混合物；将上述分散溶液和可膨胀石墨混合物按质量比1:1~20混合，搅拌0.5~5小时，得到可膨胀石墨预分散组份。3.根据权利要求1所述喷涂型聚氨酯硬质泡沫，其特征在于：所述阻燃聚醚多元醇是以溴代物为起始剂的聚醚多元醇，其官能度为2，羟值为190mgKOH/g，含溴量为31.5wt％。4.根据权利要求1所述喷涂型聚氨酯硬质泡沫，其特征在于：所述匀泡剂为硅油。5.根据权利要求1所述喷涂型聚氨酯硬质泡沫，其特征在于：所述TEDA液体催化剂PT301，购自美国气体公司。6.根据权利要求1所述喷涂型聚氨酯硬质泡沫，其特征在于：所述三聚催化剂PT304，购自美国气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：温广武，贾幸涛，周薇薇，王春雨，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，威海云山科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37