高原高寒地带隧道保温用硬质聚氨酯喷涂材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于聚氨酯技术领域，具体涉及一种高原高寒地带隧道保温用硬质聚氨酯喷涂材料及其制备方法。所述的高原高寒地带隧道保温用硬质聚氨酯喷涂材料，由A组分和B组分按混合质量比1:0.9‑1.1组成，A组分由聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚酯多元醇C、水、泡沫稳定剂、催化剂、阻燃剂、硅藻土、水合肼组成；B组分为异氰酸酯；聚醚多元醇A为羟值447‑453mgKOH/g的三羟乙基异氰脲酸酯多元醇。本发明专利技术的高原高寒地带隧道保温用硬质聚氨酯喷涂材料，耐烧心、尺寸稳定性好、保温性能好，提高了全水发泡体系的导热性能，解决了全水发泡体系内部反应温度高，喷涂泡沫保温层烧心和开裂的问题；本发明专利技术还提供其制备方法。

Hard polyurethane spraying material and its preparation method for tunnel thermal insulation in plateau cold zone

【技术实现步骤摘要】
高原高寒地带隧道保温用硬质聚氨酯喷涂材料及其制备方法
本专利技术属于聚氨酯
，具体涉及一种高原高寒地带隧道保温用硬质聚氨酯喷涂材料及其制备方法。
技术介绍
随着近几年国家对西部地区开发建设，公路工程、铁路工程等基础建设越来越多，西部地区群山万壑，隧道工程在高海拔寒区施工将会大规模出现，相比于普通地区的隧道工程，寒冷地区修建高海拔隧道工程存在问题更复杂，尤其是冻害的影响，选用有效保温材料降低冻害对隧道的影响，是隧道工程界迫切需要解决的问题.聚氨酯硬泡具有优良的加工性、绝热性、粘合性等性能，是一种具备优良保温性能的合成材料，为了保证效果，聚氨酯保温层厚度采用10-20cm(甚至20cm以上)的聚氨酯硬泡，泡沫厚度高，会存在泡沫制备过程中内部反应温度高、泡沫成型后易开裂、严寒时期泡沫收缩变形的情况。目前传统喷涂组合料为了保证制备泡沫在恶劣环境下的尺寸稳定性，通过提高指数来实现(一般是通过提高料比、降低环保发泡剂水的用量来实现)，使得施工难度和环保方面受到影响，同时喷涂组合料反应速度快，催化剂用量大，完全使用全水发泡剂时内部反应温度高，喷涂保温层越厚内部热量无法有效释放，施工过程中控制不好会引起喷涂泡沫保温层烧心或者开裂。因此，亟需开发一种耐烧心、尺寸稳定性好、保温性能好的喷涂材料。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种高原高寒地带隧道保温用硬质聚氨酯喷涂材料，耐烧心、尺寸稳定性好、保温性能好，提高了全水发泡体系的导热性能，解决了全水发泡体系内部反应温度高，喷涂泡沫保温层烧心和开裂的问题；本专利技术还提供其制备方法。本专利技术所述的高原高寒地带隧道保温用硬质聚氨酯喷涂材料，由A组分和B组分组成，A组分由以下质量份数的原料组成：B组分为异氰酸酯；A组分与B组分的混合质量比为1:0.9-1.1；所述聚醚多元醇A为羟值447-453mgKOH/g的三羟乙基异氰脲酸酯多元醇。优选地，A组分与B组分的混合质量比为1:1。聚醚多元醇A是将三羟乙基异氰脲酸酯和环氧丙烷在DMC催化剂作用下进行聚合反应得到。具体地，聚醚多元醇A的一种制备方法如下：室温下于2L高压反应釜中加入524g三羟乙基异氰脲酸酯和200g的蒸馏水，搅拌溶解，再加入600g丙酮、0.03g85wt％浓度的磷酸溶液，搅拌均匀；然后升温至90℃，循环过滤、抽真空脱出水分、丙酮，干燥至水分含量低于0.03w％；氮气保护环境下加入0.15gDMC催化剂，升温至127℃后抽真空至-0.096MPa，氮气鼓泡3h，之后加入40g环氧丙烷进行引发反应，待反应釜压力下降至0.02MPa时开始连续加入剩余181g环氧丙烷进行连续聚合，反应结束后抽真空脱单体2h，即得聚醚多元醇A。聚醚多元醇B是以季戊四醇、甘油为起始剂，与环氧丙烷反应生成的羟值为360-400mgKOH/g、粘度为800-1200mPa·s的聚醚多元醇。聚醚多元醇B粘度低且分子链规整，制备的泡沫细腻、方向差异性小，耐低温尺寸稳定性好。优选为山东一诺威新材料有限公司生产的聚醚多元醇R4001。聚酯多元醇C为羟值300-400mgKOH/g、粘度2000-3500mPa.s的苯酐聚酯多元醇。聚酯多元醇C活性高，同时制备泡沫韧性好，能够在一定程度上避免泡沫开裂。优选为山东一诺威聚氨酯股份有限公司生产的聚酯多元醇PE-B503。泡沫稳定剂为B8407、B8444、B8522中的一种或多种，均为赢创公司生产；优选为B8522。异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多苯基多亚甲基异氰酸酯、六亚甲基1,6二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯或间苯二甲基二异氰酸酯；优选为多苯基多亚甲基异氰酸酯。催化剂为A-1、三乙胺、三(二甲氨基丙基)六氢三嗪、二月桂酸二丁基锡中的两种以上的混合物。阻燃剂为添加型阻燃剂FR101、FR102、FR707中的一种或多种，其中FR101、FR102为上海奇克氟硅材料有限公司生产，FR707为为青岛联美化工生产；优选为FR101。硅藻土的粒径为100目；优选为灵寿县汇资矿产品有效公司生产的硅藻土。硅藻土的多孔性结构能够增加反应比表面积，提高A、B组分的反应充分性，同时硅藻土特定的结构能改善反应过程中泡沫烧心问题，另外，硅藻土特定的结构能不仅提高成型后的喷涂泡沫材料严寒时期的耐低温尺寸稳定性能，而且提高了全水发泡体系的导热性能。水合肼优选为武汉梦奇科技有限公司生产的水合肼。水合肼本身具有抗氧剂作用，同时利用水合肼高温吸热分解特性，施工过程中能吸收大量的热量，从而降低了体系内部热量，避免了泡沫烧心及开裂，同时水合肼能起到一定的催化作用，降低了喷涂料催化剂用量。本专利技术所述的高原高寒地带隧道保温用硬质聚氨酯喷涂材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将硅藻土、阻燃剂、水和水合肼依次加入反应釜中，搅拌均匀，再加入聚醚多元醇A、聚醚多元醇B和聚酯多元醇C，搅拌1-2h，然后依次加入催化剂和泡沫稳定剂，常温下搅拌反应1-2h，即得A组分；(2)使用时，将A组分和B组分经喷涂机进行混合后施工。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术采用复配多元醇，其中所选用的三羟乙基异氰脲酸酯多元醇自带异氰脲酸酯三聚环结构，具有优异的耐低温尺寸稳定性，避免了传统通过提高异氰酸酯用量来引入三聚结构，在异氰酸酯用量较低的条件下，喷涂材料的性能优异；(2)本专利技术在喷涂材料的制备过程中加入水合肼，水合肼本身具有抗氧剂作用，同时利用水合肼高温吸热分解特性，施工过程中能吸收大量的热量，从而降低了体系内部热量，避免了泡沫烧心及开裂，同时水合肼能起到一定的催化作用，降低了喷涂料催化剂用量；(3)本专利技术在配方体系中引入硅藻土，硅藻土多孔性结构增加了反应比表面积，提高A、B组分的反应充分性，同时硅藻土特定的结构能改善反应过程中泡沫烧心问题，另外，硅藻土特定的结构能不仅提高成型后的喷涂泡沫材料严寒时期的耐低温尺寸稳定性能，而且提高了全水发泡体系的导热性能；(4)本专利技术制得的聚氨酯喷涂材料具有耐烧心、尺寸稳定性好、保温性能好的优点，其制备方法科学合理，所用原料按照特点分多次加入，易于实施。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术的保护范围不仅限于此，该领域专业人员对本专利技术技术方案所作的改变，均应属于本专利技术的保护范围内。所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。实施例1按以下配方和方法制备高原高寒地带隧道保温用硬质聚氨酯喷涂材料：A组分：B组分：PM200；A组分与B组分混合质量比为1:1。制备方法：(1)将硅藻土、阻燃剂、水和水合肼依次加入反应釜中，搅拌2h分散均匀，再加入三羟乙基异氰脲酸酯多元醇、聚醚多元醇R4001、聚酯多元醇B503，搅拌1.5h，然后依次加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高原高寒地带隧道保温用硬质聚氨酯喷涂材料，由A组分和B组分组成，其特征在于：A组分由以下质量份数的原料组成：/n

【技术特征摘要】
1.一种高原高寒地带隧道保温用硬质聚氨酯喷涂材料，由A组分和B组分组成，其特征在于：A组分由以下质量份数的原料组成：



B组分为异氰酸酯；
A组分与B组分的混合质量比为1:0.9-1.1；
所述聚醚多元醇A为羟值447-453mgKOH/g的三羟乙基异氰脲酸酯多元醇。


2.根据权利要求1所述的高原高寒地带隧道保温用硬质聚氨酯喷涂材料，其特征在于：聚醚多元醇A是将三羟乙基异氰脲酸酯和环氧丙烷在DMC催化剂作用下进行聚合反应得到。


3.根据权利要求1所述的高原高寒地带隧道保温用硬质聚氨酯喷涂材料，其特征在于：聚醚多元醇B是以季戊四醇、甘油为起始剂，与环氧丙烷反应生成的羟值为360-400mgKOH/g、粘度为800-1200mPa·s的聚醚多元醇。


4.根据权利要求1所述的高原高寒地带隧道保温用硬质聚氨酯喷涂材料，其特征在于：聚酯多元醇C为羟值300-400mgKOH/g、粘度2000-3500mPa.s的苯酐聚酯多元醇。


5.根据权利要求1所述的高原高寒地带隧道保温用硬质聚氨酯喷涂材料，其特征在于：泡沫稳定剂为B8...

【专利技术属性】
技术研发人员：马海晶，朱光宁，殷晓峰，魏光曦，
申请(专利权)人：山东一诺威新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37