一种凝胶聚氨酯陶晶石原位复合保温一体板及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种凝胶聚氨酯陶晶石原位复合保温一体板，包括陶晶石装饰板、网格状安装件、聚合物保护袋、凝胶聚氨酯保温板及水泥纸；通过在凝胶聚氨酯保温板的制作材料中分子结构的设计，引入三烷氧基硅基团、磷酸酯基和F、Cl、Br、原子等功能性基团对聚氨酯材料本身的结构进行调控，提高凝胶聚氨酯陶晶石原位复合保温一体板材料的抗冲击强度、保温绝热性和阻燃性，而且满足了对外墙的功能性装饰要求。

【技术实现步骤摘要】
一种凝胶聚氨酯陶晶石原位复合保温一体板及其制作方法
：本专利技术涉及建材领域，具体涉及一种凝胶聚氨酯陶晶石原位复合保温一体板及其制作方法。
技术介绍
：在建筑的外围护结构屮，墙壁占建筑物表而积比重最大，因而墙体的热损耗也较人，因此墙体保温技术及节能材料则成为建筑节能的主要实现方式。利用新技术对建筑围护结构进行高水平的保温隔热，是建筑节能的主要措施，可以有效减少冬夏两季室内外温差造成的大量的能源损失，有效解决降低建筑高能耗的现状，降低温室效应。我国关于建筑保温节能的起步较晚，经过近二三十年的研究和实践，在借鉴国外技术的基础上，建筑外墙保温技术有了很大的进步和提高：一方面外墙节能新技术在持续研究开发；另一方面外墙保温材料的引进和研发都促使外墙节能上升到新的高度。但是，在墙体保温方面，仍然存在如下不足：(1)保温材料的保温性能较低，如无机保温材料的热导率普遍在0.05W/(mK)以上，有机保温材料如聚苯板，酚醛树脂板的保温系数也一般＞0.04W/(mK)，如此高的导热系数要求保温材料做的比较厚，这会增加保温材料的用量和建筑物的负载；(2)有机保温材料的热导率相比无机保温材料较低，但是在阻燃性能方面普遍较差；(3)保温层与装饰层之间容易脱落，影响使用寿命和安全性。在众多的保温材料中，聚氨酯保温材料是保温性能较好的材料之一，热导率可以达到0.03W/(mK)以下，但是阻燃性能较差，很难达到B1或A级阻燃。目前市场上还没有阻燃等级在B1或A级以上，且热导率在0.023W/(mK)以下的聚氨酯保温材料，这主要是受制于现有材料的结构及发泡工艺导致的。如达到较好的阻燃等级，仅仅靠加阻燃剂是很难实现，需要对聚氨酯材料本身的结构进行阻燃调控，如需要降低热导率，则需要借鉴气凝胶的结构和原理，并且尽量使得泡孔均匀。然而，目前这一问题成了制约行业发展的瓶颈，也限制了聚氨酯保温材料在建筑上的应用。如能突破这一问题，并增加一定的装饰效果，那么在保温市场的应用前景巨大。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种凝胶聚氨酯陶晶石原位复合保温一体板及其制作方法。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：一种凝胶聚氨酯陶晶石原位复合保温一体板，包括陶晶石装饰板、网格状安装件、聚合物保护袋、凝胶聚氨酯保温板及水泥纸；其中聚合物保护袋内部中空，用来容纳凝胶聚氨酯保温板的制作材料，网格状安装件固定在聚合物保护袋上方，陶晶石装饰板置于网格状安装件的上方，水泥纸固定在聚合物保护袋底面和四周，在聚合物保护袋内部凝胶聚氨酯保温板的制作材料发泡形成凝胶聚氨酯保温板过程中，同时将陶晶石装饰板、网格状安装件、聚合物保护袋、水泥纸一起原位粘合成型；所述凝胶聚氨酯保温板的制作材料包括A料和B料：其中A料具有式Ⅰ所示的结构；B料成分包括式Ⅱ所示的材料，并添加催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂：式Ⅰ主体结构是苝的异氰酸衍生物，并带有磷酸酯侧链和烷氧基硅的侧链，其中R1为碳原子数≤6的烷基，R2为碳原子数≤2的烷基，R3为F、Cl、Br、H原子的任何一种；式Ⅱ中，n＝1-10000，R4为碳原子数≤3的烷基或H原子，R5为碳原子数≤6的烷基。本专利技术式Ⅰ主体结构是苝的异氰酸衍生物，苝是一个非常刚性的分子，以苝作为主体结构,可以提高聚氨酯板的强度，这对建筑上应用十分重要，可以提高材料的抗冲击强度。苝分子上引入异氰酸，可以和B料中的式Ⅱ的羟基聚合，实现聚合反应得到-NH-COO-基团，这是聚氨酯聚合的一般反应,引入的磷酸酯基和F、Cl、Br、原子，可以提升聚氨酯材料的阻燃性能，这是因为这些基团都具有十分稳定的性能，不易燃。但是，对于磷酸酯基团上的R2基团，要严格控制碳原子的数量，不能超过3个，否则，阻燃性会下降。引入三烷氧基硅基团有三个作用：1)是为了进一步提升聚氨酯的保温性能，这是因为式Ⅰ中的三烷氧基硅基团在发泡的高温环境中，会和B料中的式Ⅱ分子上的三烷氧基硅基团进行缩合，形成类似气凝胶的-O-Si-O-结构，这一结构具有良好的绝热性能，得到类似气凝胶的高保温性能；2)同时-O-Si-O-基团可以促进聚氨酯泡孔更加均匀，这也会进一步增加保温性能，降低导热系数，也正是基于此，本专利技术的保温板才命名为凝胶聚氨酯保温板。通过对比试验，含有三烷氧基硅基团的聚氨酯保温材料(热导率小于0.02W/(mK))，比没有三烷氧基硅基团的聚氨酯保温材料(热导率为0.022-0.03W/(mK))热导率可降低10-30％；3)引入三烷氧基硅基团形成的-O-Si-O-基团有助于提升聚氨酯板的阻燃性，这是因为-O-Si-O-基团是氧饱和结构，非常稳定，不会和氧再继续发生燃烧反应。B料中的催化剂可以采用聚氨酯发泡行业常用的三乙醇胺、三乙胺、辛酸亚锡等。发泡剂采用水和环戊烷。尽管氟利昂也能得到良好的发泡效果，但是由于环境不友好，不采用。泡沫稳定剂采用聚硅氧烷或吐温。为了进一步提升阻燃效果，可以适当加入阻燃剂，如TCPP、TCEP等。开孔剂优选Ortego150。为了进一步提高聚氨酯泡的均匀性，在B料中加入二氧化硅匀孔剂，二氧化硅匀孔剂可以是二氧化硅纳米颗粒，颗粒≤100nm，也可以是二氧化硅气凝胶，匀孔剂在B料中的含量为0.01wt％-5wt％。式Ⅱ所示的材料是以季戊四醇为原料，先和三烷氧基羟基硅烷发生水解缩合反应，将三烷氧基硅引入到季戊四醇上得到中间产物(此时要控制反应物的摩尔比为1:1)，得到的中间产物再进一步和氧化烯(如氧化乙烯、氧化丙烯、氧化丁烯、氧化戊烯)等反应，便可得到。陶晶石装饰板是将陶晶石浆料涂覆在刚性板材或柔性板材上得到；所述陶晶石是无机色粉着色的硅酸盐陶瓷或着色的石英颗粒。这种材料由于是无机色粉高温着色，整个体系都是全无机的体系，不会存在黄变褪色等有机涂料存在的问题，也不会出现腐蚀、脱落等装饰板材常见的问题；所述的刚性板材包括玻镁板、玻纤板、硅钙板、不锈钢板、铝板、木板，所述柔性板材包括聚乙烯板、PET板、PP板、ABS板。网格状安装件是采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的任一种材料制作的塑料管组合成网格，交叉部位用胶水粘接，在建筑上进行安装时，将金属挂件插入塑料管中，然后将金属挂件用膨胀螺丝固定在墙上。聚合物保护袋用来包覆凝胶聚氨酯保温板，所用的材料可以是无纺布、塑料网、金属网、玻纤网的任何一种。采用聚合物材料对凝胶聚氨酯进行包覆可以提升一体板的强度，并防止脆裂。所述的凝胶聚氨酯陶晶石原位复合保温一体板的制作方法包括以下步骤：1)将水泥纸贴在发泡模具的底面和四周；2)聚合物保护袋置于水泥纸上，中空，留出发泡空间；3)网格状安装件固定在聚合物保护袋的上方，靠近发泡模具的上面；4)陶晶石装饰板置于网格状安装件的上方；5)将A料和B料混合均匀，打入发泡模具中的聚合物保护袋的中空位置；6)合上模具，发泡，完成原位制作的过程；7)发泡结束，打开模具，取出产品。本专利技术的有益效果如下：1)本专利技术通过在凝胶聚氨酯保温板的制作材料中分子结构的设计，引入三烷氧基硅基团、磷酸酯基和F、Cl、Br、原子等功能性基团对聚氨酯材料本身的结构进行调控，提高凝胶聚氨酯陶晶石原位复合保温一体板材料的抗冲击强度、保温绝热性和阻燃性，而且满足了对外墙的功能性装饰要求。2)本专利技术在聚合物保护袋内部凝胶聚氨酯保温板的制作材料发泡形成凝胶聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种凝胶聚氨酯陶晶石原位复合保温一体板，其特征在于，包括陶晶石装饰板、网格状安装件、聚合物保护袋、凝胶聚氨酯保温板及水泥纸；其中聚合物保护袋内部中空，用来容纳凝胶聚氨酯保温板的制作材料，网格状安装件固定在聚合物保护袋上方，陶晶石装饰板置于网格状安装件的上方，水泥纸固定在聚合物保护袋底面和四周，在聚合物保护袋内部凝胶聚氨酯保温板的制作材料发泡形成凝胶聚氨酯保温板过程中，同时将陶晶石装饰板、网格状安装件、聚合物保护袋、水泥纸一起原位粘合成型；所述凝胶聚氨酯保温板的制作材料包括A料和B料：其中A料具有式Ⅰ所示的结构；B料成分包括式Ⅱ所示的材料，并添加催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂：

【技术特征摘要】
1.一种凝胶聚氨酯陶晶石原位复合保温一体板，其特征在于，包括陶晶石装饰板、网格状安装件、聚合物保护袋、凝胶聚氨酯保温板及水泥纸；其中聚合物保护袋内部中空，用来容纳凝胶聚氨酯保温板的制作材料，网格状安装件固定在聚合物保护袋上方，陶晶石装饰板置于网格状安装件的上方，水泥纸固定在聚合物保护袋底面和四周，在聚合物保护袋内部凝胶聚氨酯保温板的制作材料发泡形成凝胶聚氨酯保温板过程中，同时将陶晶石装饰板、网格状安装件、聚合物保护袋、水泥纸一起原位粘合成型；所述凝胶聚氨酯保温板的制作材料包括A料和B料：其中A料具有式Ⅰ所示的结构；B料成分包括式Ⅱ所示的材料，并添加催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂：其中R1为碳原子数≤6的烷基，R2为碳原子数≤2的烷基，R3为F、Cl、Br、H原子的任何一种；n＝1-10000，R4为碳原子数≤3的烷基或H原子，R5为碳原子数≤6的烷基。2.根据权利要求1所述凝胶聚氨酯陶晶石原位复合保温一体板，其特征在于，B料中还加入阻燃剂、开孔剂、匀孔剂。3.根据权利要求1或2所述凝胶聚氨酯陶晶石原位复合保温一体板，其特征在于，催化剂选自三乙醇胺、三乙胺、辛酸亚锡中的任一种；发泡剂采用水和环戊烷，泡沫稳定剂采用聚硅氧烷或吐温。4.根据权利要求2所述凝胶聚氨酯陶晶石原位复合保温一体板，其特征在于，阻燃剂为TCPP或TCEP；开孔剂为Ortego150；匀孔剂为二氧化硅匀孔剂。5.根据权利要求4所述凝胶聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗汉平，
申请(专利权)人：广州绅琪节能材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44