一种用于冷链物流的改性聚氨酯保温材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于冷链物流的改性聚氨酯保温材料及其制备方法，属于保温材料技术领域。该改性聚氨酯保温材料为气凝胶改性聚氨酯材料，其中气凝胶的体积占比为10～60％。该气凝胶改性聚氨酯材料的导热系数低于0.015W/m·K。其制备方法为：在具有氮气保护的反应容器中采用预聚体分散法制备水性聚氨酯乳液，并在水性聚氨酯乳液制备过程中加入体积比为1:1～5的气凝胶粉末，在高速搅拌和剪切作用下得到气凝胶改性聚氨酯材料。其中气凝胶粉体的导热系数≤0.011W/m·K。本发明专利技术制备得到的改性聚氨酯保温材料，进一步降低了现有聚氨酯材料的导热性，又具有无机保温材料的防火阻燃性，为冷链物流提供综合性能更强的保温材料。

【技术实现步骤摘要】
一种用于冷链物流的改性聚氨酯保温材料及其制备方法
本专利技术涉及保温材料
，特别是涉及一种用于冷链物流的改性聚氨酯保温材料及其制备方法。
技术介绍
目前，市场上的冷链运输箱大部分均是采用普通聚氨酯为内胆保温材料，制冷技术和工艺落后，无法更有效的为易腐食品流通提供低温保障。现在我国的冷藏运输率(即易腐货物采用冷藏运输所占的比例)仅能达到10％～20％，远远不能满足冷链运输的要求。并且现有冷链运输过程中损耗高，整个物流费用占到易腐物品成本的70％，超过国际规定的易腐物品物流成本最高不超过其总成本的50％。现代冷链物流的冷链效果在很大程度上受制于用于冷链物流的保温材料的性能。随着科技的发展，用于冷链物流的保温材料的制备近年来已有不少研究，也取得了一定的进展和成果，如申请号为CN200920097784.9的技术专利公开了一种填充式蜂窝纸板保温环保板材，主要应用在制作制冷物流行业中。但该保温材料的耐低温性能和阻燃性能有待进一步提高。目前，保温材料主要分为有机和无机保温材料两大类，有机类保温材料主要有聚氨酯泡沫、发泡聚苯乙烯板、挤塑聚苯乙烯板等。无机保温材料主要有珍珠岩、发泡水泥、气凝胶毡、岩棉等。其中，有机保温材料保温效果好，而且具有重量轻、可加工性好、致密性高，但是不耐老化，变形系数大，稳定性差，安全环保性差；无机保温材料具有较好的防火阻燃和抗老化性能，使用寿命长，变形系数小，性能稳定，但保温效果稍差。由此可见，上述现有的用于冷链物流的保温材料显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的用于冷链物流的改性聚氨酯保温材料及其制备方法，使其能兼具有机保温材料的低导热系数，又具有无机保温材料的防火阻燃性能，提升用于冷链物流的保温材料的综合性能，成为当前业界极需改进的目标。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于冷链物流的改性聚氨酯保温材料，使其能兼具有机保温材料的低导热系数，又具有无机保温材料的防火阻燃性能，提升用于冷链物流的保温材料的综合性能，从而克服现有的用于冷链物流的保温材料的不足。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于冷链物流的改性聚氨酯保温材料，所述改性聚氨酯保温材料为气凝胶改性聚氨酯材料，所述气凝胶改性聚氨酯材料中气凝胶的体积占比为10～60％。进一步改进，所述气凝胶改性聚氨酯材料中气凝胶的体积占比为40～50％。进一步改进，所述气凝胶改性聚氨酯材料的导热系数低于0.015W/m·K。进一步改进，所述改性聚氨酯保温材料的制备方法为：在具有氮气保护的反应容器中加入原料聚已二酸丁二醇酯多元醇、四氢呋喃聚醚多元醇和异佛尔酮二异氰酸酯，于温度70～90℃，不断搅拌下反应1～3h，再加入原料二羟甲基丙酸和聚环氧丙烷二醇，继续反应1～3h后，降温至50℃，再加入丙酮和与所述原料总和体积比为1:1～5的气凝胶粉末，采用脉动搅拌方式，在搅拌速率160r/min～600r/min的高速搅拌下充分搅拌1～3h，得到预聚体；再将所得到的预聚体在高速剪切下，加水乳化，加乙二胺扩链，最后减压去除丙酮，即得到所述气凝胶改性聚氨酯材料。进一步改进，所述制备方法中原料异佛尔酮二异氰酸酯与聚已二酸丁二醇酯多元醇的体积比为1～2:1，异佛尔酮二异氰酸酯与四氢呋喃聚醚多元醇的体积比为2～3:1，异佛尔酮二异氰酸酯与聚环氧丙烷二醇的体积比为0.5～1:1，异佛尔酮二异氰酸酯与二羟甲基丙酸的体积比为5～6:1。进一步改进，所述制备方法中丙酮的加入量为原料总和体积比的15～30％，水乳化步骤中水的加入量为所得到的预聚体的体积的10～30％，乙二胺扩链步骤中乙二胺的加入量为所得到的预聚体的体积的10～30％。进一步改进，所述气凝胶粉体的导热系数≤0.011W/m·K，表面积≥1250m2/g，孔隙率≥99％。作为本专利技术的另一改进，还提供一种用于冷链物流的改性聚氨酯保温材料的制备方法，所述制备方法为：在具有氮气保护的反应容器中加入原料聚已二酸丁二醇酯多元醇、四氢呋喃聚醚多元醇和异佛尔酮二异氰酸酯，于温度70～90℃，不断搅拌下反应1～3h，再加入原料二羟甲基丙酸和聚环氧丙烷二醇，继续反应1～3h后，降温至50℃，再加入丙酮和与所述原料总和体积比为1:1～5的气凝胶粉末，采用脉动搅拌方式，在搅拌速率160r/min～600r/min的高速搅拌下充分搅拌1～3h，得到预聚体；再将所得到的预聚体在高速剪切下，加水乳化，加乙二胺扩链，最后减压去除丙酮，即得到所述气凝胶改性聚氨酯材料。所述制备方法中原料异佛尔酮二异氰酸酯与聚已二酸丁二醇酯多元醇的体积比为1～2:1，异佛尔酮二异氰酸酯与四氢呋喃聚醚多元醇的体积比为2～3:1，异佛尔酮二异氰酸酯与聚环氧丙烷二醇的体积比为0.5～1:1，异佛尔酮二异氰酸酯与二羟甲基丙酸的体积比为5～6:1；所述制备方法中丙酮的加入量为原料总和体积比的15～30％，水乳化步骤中水的加入量为所得到的预聚体的体积的10～30％，乙二胺扩链步骤中乙二胺的加入量为所得到的预聚体的体积的10～30％。所述气凝胶粉体的导热系数≤0.011W/m·K，表面积≥1250m2/g，孔隙率≥99％。采用这样的设计后，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术气凝胶改性聚氨酯保温材料通过在水性聚氨酯乳液聚合反应过程中，加入优质的气凝胶粉体，使其在高速搅拌和剪切下，实现气凝胶的均匀分散，使制备得到的气凝胶改性聚氨酯保温材料，进一步降低了现有聚氨酯材料的导热性能，又具有无机保温材料气凝胶的防火阻燃性能，为冷链物流提供综合性能更强的保温材料，保障冷链物流的耐低温性能和阻燃性能。本专利技术气凝胶改性聚氨酯保温材料的制备方法工艺简单，易于控制，安全环保，成本低，利于降低冷链运输的整体成本。具体实施方式为了克服现有技术中的缺陷，本专利技术在水性聚氨酯乳液聚合反应过程中，加入优质的气凝胶粉体，使其在高速搅拌和剪切下，实现气凝胶的均匀分散，制备得到用于冷链物流的新型气凝胶改性聚氨酯保温材料。该新型气凝胶改性聚氨酯保温材料的制备方法实施例如下：实施例1在具有氮气保护的反应容器中加入原料聚已二酸丁二醇酯多元醇(PTAd)199g、四氢呋喃聚醚多元醇(PTMG)142g和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)284g，于温度80℃，不断搅拌下反应2h，再加入原料二羟甲基丙酸(DMPA)57g和聚环氧丙烷二醇(PPG)318g，继续反应2h后，降温至50℃，再加入200ml丙酮和1008g的气凝胶粉末，采用脉动搅拌方式，在搅拌速率160r/min～600r/min的高速搅拌下充分搅拌2h，得到预聚体；再将所得到的预聚体在高速剪切下，加440ml的水乳化，加450ml的乙二胺扩链，最后减压去除丙酮，即得到该气凝胶改性聚氨酯材料1。其中，本申请气凝胶粉体的导热系数为0.011W/m·K，表面积为1250m2/g，孔隙率为99％，孔洞直径为50nm。实施例2在具有氮气保护的反应容器中加入原料聚已二酸丁二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于冷链物流的改性聚氨酯保温材料，其特征在于，所述改性聚氨酯保温材料为气凝胶改性聚氨酯材料，所述气凝胶改性聚氨酯材料中气凝胶的体积占比为10～60％。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于冷链物流的改性聚氨酯保温材料，其特征在于，所述改性聚氨酯保温材料为气凝胶改性聚氨酯材料，所述气凝胶改性聚氨酯材料中气凝胶的体积占比为10～60％。


2.根据权利要求1所述的改性聚氨酯保温材料，其特征在于，所述气凝胶改性聚氨酯材料中气凝胶的体积占比为40～50％。


3.根据权利要求2所述的改性聚氨酯保温材料，其特征在于，所述气凝胶改性聚氨酯材料的导热系数低于0.015W/m·K。


4.根据权利要求1所述的改性聚氨酯保温材料，其特征在于，所述改性聚氨酯保温材料的制备方法为：在具有氮气保护的反应容器中加入原料聚已二酸丁二醇酯多元醇、四氢呋喃聚醚多元醇和异佛尔酮二异氰酸酯，于温度70～90℃，不断搅拌下反应1～3h，再加入原料二羟甲基丙酸和聚环氧丙烷二醇，继续反应1～3h后，降温至50℃，再加入丙酮和与所述原料总和体积比为1:1～5的气凝胶粉末，采用脉动搅拌方式，在搅拌速率160r/min～600r/min的高速搅拌下充分搅拌1～3h，得到预聚体；再将所得到的预聚体在高速剪切下，加水乳化，加乙二胺扩链，最后减压去除丙酮，即得到所述气凝胶改性聚氨酯材料。


5.根据权利要求4所述的改性聚氨酯保温材料，其特征在于，所述制备方法中原料异佛尔酮二异氰酸酯与聚已二酸丁二醇酯多元醇的体积比为1～2:1，异佛尔酮二异氰酸酯与四氢呋喃聚醚多元醇的体积比为2～3:1，异佛尔酮二异氰酸酯与聚环氧丙烷二醇的体积比为0.5～1:1，异佛尔酮二异氰酸酯与二羟甲基丙酸的体积比为5～6:1。


6.根据权利要求5所述的改性聚氨酯保温材料，其特征在于，所述制备方法中丙酮的加入量为原料总和体积比的15～30％，水乳化步骤中水的加入量为所得到的预聚体的体积的1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐冀，
申请(专利权)人：北京火狐星云数字科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11