一種高阻燃保溫材料的製作方法

2023-10-06 14:39:24 1

本發明涉及保溫材料
技術領域：
，具體涉及一種高阻燃保溫材料。
背景技術：
：隨著人們對建築節能、環境保護意識的增強，保溫防火板材在建築領域的需求量與日俱增。建築外牆外保溫防火板材主要分為無機和有機兩類，無機材料如巖棉、玻璃棉、泡沫玻璃、微孔矽酸鈣、憎水珍珠巖等，防火性能好，但導熱係數較大，保溫效果不理想，難以滿足國家建築節能標準要求，用量小；有機材料如聚苯乙烯泡沫eps、xps和聚氨酯硬泡pu等，質量輕，保溫、隔熱效果好，大量應用於建築外牆外保溫，但其最大的缺陷是防火安全性差，易老化、易燃燒，燃燒時煙霧大、毒性大，使用年限、防火性均不如無機保溫材料。近年來，由於這類有機可燃性保溫材料的使用引起的大型建築物火災屢見不鮮，已經造成數以億計的重大經濟損失和多數人身傷亡。現有技術中的酚醛泡沫板為新一代保溫、防火、隔音材料，它兼備了有機和無機保溫材料的優點：輕質、保溫好、尺寸穩定性好、防火性能優異，與聚苯乙烯泡沫和聚氨酯硬泡等材料相比，最大特點是耐熱性好，低溫收縮性小，具有獨特的阻燃和尺寸穩定性，在2000℃高溫下不燃燒、不熔化、不收縮、無毒氣、無濃煙、無滴落，只是表面形成炭化層。有較強的環保、節能功效。但是，我國現有的酚醛泡沫板還存在硬脆，易粉化和掉渣等技術缺陷，當酚醛泡沫板作為建築外牆保溫材料時，需要對原料酚醛樹脂進行增韌改性，同時還要通過在其表面塗刷一道專用防火阻燃界面劑，增加酚醛泡沫板表面的強度，防止粉化和掉渣，提高其與抹面材料的粘結強度。技術實現要素：本發明的目的是針對現有技術的問題，提供一種阻燃性能優異、提高力學性能、能防止材料表麵粉化和掉渣的保溫材料。為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案來實現的：一種高阻燃保溫材料，包括以下按重量份的原料：水玻璃10-15份；三乙醇胺10-15份；聚磷酸銨25-35份；季戊四醇15-20份；乙丙乳液15-30份；乳化劑1-2份；改性憎水劑1-5份；改性低羥基酚醛樹脂25-40份；有機酸15-30份；聚苯纖維5-10份；碳酸鋁銨纖維5-10份；聚丙烯纖維2-8份；玻璃棉5-15份；巖棉3-6份；陶瓷纖維2-5份。進一步地，所述改性低羥基酚醛樹脂包括以下重量份原料：苯酚20-30份；甲醛32-75份；聚乙烯醇1-4份；聚氨酯預聚體3-10份；有機矽樹脂5-15份。進一步地，所述改性低羥基酚醛樹脂的製備方法如下：(1)將苯酚與全部的聚乙烯醇混合併攪拌均勻後，將混合溶液ph值調節到3-4，設置反應溫度在95-105℃之間，反應40-55分鐘後冷卻至35-45℃；(2)加入全部的聚氨酯預聚體後升溫至80-90℃之間，反應50-65分鐘後冷卻至45-60℃；(3)調節ph值到9-10，加入全部的甲醛，升溫至85-95℃之間，反應3-4小時，停止加熱；調節ph值到6-8，加入熔融的有機矽樹脂攪拌均勻，然後真空脫水將粘度調節到25℃條件下5500-6000mpas，得到改性低羥基酚醛樹脂。進一步地，所述ph值通過向混合溶液中加稀鹽酸或氫氧化鈉溶液來進行調節。進一步地，所述冷卻方式為水冷或風冷。進一步地，所述水玻璃的模數為3.2-3.5。進一步地，所述有機酸包括以下重量份原料：甲基磺酸30-50份；石油磺酸20-40份；苯磺酸20-40份；對甲苯磺酸20-40份。進一步地，所述聚苯纖維、碳酸鋁銨纖維、聚丙烯纖維和玻璃棉的長度為2-10mm。本發明與現有技術相比，具有如下的有益效果：（1）採用水玻璃，使各原料間粘度增大，易於分解硬化。可增加保溫材料表面的強度，防止粉化和掉渣，提高其與抹面材料的粘結強度。（2）採用季戊四醇與聚磷酸銨配合可得膨脹型阻燃劑，利用三乙醇胺提高膨脹型阻燃劑的流動性和裝填密度，其各項指標均達到了gbl2441-2005飾面型防火塗料標準要求。加入乙丙乳液，能增大生成的炭量，使配製的阻燃劑膨脹倍率更大，防火性能更強。聚苯纖維、碳酸鋁銨纖維、聚丙烯纖維、玻璃棉、巖棉和陶瓷纖維的長度為2-10mm，這種纖維分子的長鏈纏繞在一起，彼此交聯成網絡結構，從而使得保溫材料在凝固後，能夠將這種交聯網絡結構凝固於其中，達到整體上的緊固，這種交聯網狀的纖維在發泡後能夠起到增強、阻裂和增韌的作用，防止應力集中，降低保溫材料的幹縮和開裂的可能性，提高強度；玻璃棉、巖棉和陶瓷纖維具有質量輕、導熱係數小、吸熱、阻燃等特點，進一步提高本發明的保溫效果以及阻燃性能。（3）採用以苯酚和甲醛在先酸後鹼的條件下加熱通過共聚縮合，加入熔融的有機矽樹脂，形成具有低羥基的改性酚醛樹脂。有機矽樹脂的加入，可提高粘接強度和耐高溫性能。改性低羥基酚醛樹脂與憎水劑以及有機酸催化體系在連續線上固化成型。酚醛樹脂端羥基被封閉，降低了材料的吸水率。提高固化後的成型材料強度，延長保溫材料的使用壽命。具體實施方式下面結合實施例對本發明作進一步說明。實施例1一種高阻燃保溫材料，包括以下按重量份的原料：水玻璃10克、三乙醇胺10克、聚磷酸銨25克、季戊四醇15克、乙丙乳液15克、乳化劑1克、改性低羥基酚醛樹脂25克、有機酸15克、聚苯纖維5克、碳酸鋁銨纖維5克、聚丙烯纖維2克、玻璃棉5克、巖棉3克和陶瓷纖維2克。上述改性低羥基酚醛樹脂包括以下重量份原料：苯酚20克、甲醛32克、聚乙烯醇1克、聚氨酯預聚體3克和有機矽樹脂5克。改性低羥基酚醛樹脂的製備方法如下：(1)將苯酚與全部的聚乙烯醇混合併攪拌均勻後，通過向混合溶液中加稀鹽酸溶液，將混合溶液ph值調節到3，設置反應溫度為95℃，反應40分鐘後水冷至35℃；(2)加入全部的聚氨酯預聚體後升溫至80℃，反應50分鐘後水冷至45℃；(3)調節ph值到9，加入全部的甲醛，升溫至85℃，反應3小時，停止加熱；通過向混合溶液中加氫氧化鈉溶液，調節ph值到6，加入熔融的有機矽樹脂攪拌均勻，然後真空脫水將粘度調節到25℃條件下5500mpas，得到改性低羥基酚醛樹脂。上述有機酸包括以下重量份原料：甲基磺酸30克、石油磺酸20克、苯磺酸20克和對甲苯磺酸20克。上述水玻璃的模數為3.2，水玻璃模數是水玻璃的重要參數，一般在1.5-3.5之間。水玻璃模數越大，氧化矽含量越多，水玻璃粘度增大，易於分解硬化，粘結力增大。可增加保溫材料表面的強度，防止粉化和掉渣，提高其與抹面材料的粘結強度。季戊四醇與聚磷酸銨配合可得膨脹型阻燃劑，利用三乙醇胺提高膨脹型阻燃劑的流動性和裝填密度，其各項指標均達到了gbl2441-2005飾面型防火塗料標準要求。加入乙丙乳液，能增大生成的炭量，使配製的阻燃劑膨脹倍率更大，防火性能更強。乳化劑的作用是，當它分散質的表面時，形成薄膜或雙電層，可使分散相帶有電荷，這樣就能阻止分散相的小液滴互相凝結，使形成的乳濁液比較穩定。憎水劑1-5份，加入憎水劑能提高保溫材料的防水性，同時具有抗酸鹼、耐老化、防碳化、防黴等功效；提高了保溫材料的抗壓、抗拉強度，在保溫材料的表面形成永久性防水膜，使保溫材料與牆面粘結處不膨脹、不變形、不脫落，能有效延長保溫材料的使用壽命。聚苯纖維、碳酸鋁銨纖維、聚丙烯纖維、玻璃棉、巖棉和陶瓷纖維的長度為2-10mm，這種纖維分子的長鏈纏繞在一起，彼此交聯成網絡結構，從而使得保溫材料在凝固後，能夠將這種交聯網絡結構凝固於其中，達到整體上的緊固，這種交聯網狀的纖維在發泡後能夠起到增強、阻裂和增韌的作用，防止應力集中，降低保溫材料的幹縮和開裂的可能性，提高強度；玻璃棉、巖棉和陶瓷纖維具有質量輕、導熱係數小、吸熱、阻燃等特點，進一步提高本發明的保溫效果以及阻燃性能。採用以苯酚和甲醛在先酸後鹼的條件下加熱通過共聚縮合，加入熔融的有機矽樹脂，形成具有低羥基的改性酚醛樹脂。有機矽樹脂的加入，可提高粘接強度和耐高溫性能。改性低羥基酚醛樹脂與憎水劑以及有機酸催化體系在連續線上固化成型。酚醛樹脂端羥基被封閉，降低了材料的吸水率。固化後的成型材料力學性能得到加強、酸性低，增加了保溫材料的使用壽命。實施例2一種高阻燃保溫材料，包括以下按重量份的原料：水玻璃15克、三乙醇胺15克、聚磷酸銨35克、季戊四醇20克、乙丙乳液30克、乳化劑2克、改性低羥基酚醛樹脂40克、有機酸30克、聚苯纖維10克、碳酸鋁銨纖維10克、聚丙烯纖維8克、玻璃棉15克、巖棉6克和陶瓷纖維5克。上述改性低羥基酚醛樹脂包括以下重量份原料：苯酚30克、甲醛75克、聚乙烯醇4克、聚氨酯預聚體10克和有機矽樹脂15克。改性低羥基酚醛樹脂的製備方法如下：(1)將苯酚與全部的聚乙烯醇混合併攪拌均勻後，通過向混合溶液中加稀鹽酸溶液，將混合溶液ph值調節到4，設置反應溫度為105℃，反應55分鐘後水冷至45℃；(2)加入全部的聚氨酯預聚體後升溫至90℃之間，反應65分鐘後水冷至60℃；(3)調節ph值到10，加入全部的甲醛，升溫至95℃，反應4小時，停止加熱；通過向混合溶液中加氫氧化鈉溶液，調節ph值到8，加入熔融的有機矽樹脂攪拌均勻，然後真空脫水將粘度調節到25℃條件下6000mpas，得到改性低羥基酚醛樹脂。上述有機酸包括以下重量份原料：甲基磺酸50克、石油磺酸40克、苯磺酸40克和對甲苯磺酸40克。實施例3一種高阻燃保溫材料，包括以下按重量份的原料：水玻璃13克、三乙醇胺12克、聚磷酸銨30克、季戊四醇17克、乙丙乳液25克、乳化劑1.5克、改性低羥基酚醛樹脂32克、有機酸23克、聚苯纖維8克、碳酸鋁銨纖維7克、聚丙烯纖維5克、玻璃棉10克、巖棉4克和陶瓷纖維3克。上述改性低羥基酚醛樹脂包括以下重量份原料：苯酚25克、甲醛50克、聚乙烯醇2克、聚氨酯預聚體6克和有機矽樹脂10克。改性低羥基酚醛樹脂的製備方法如下：(1)將苯酚與全部的聚乙烯醇混合併攪拌均勻後，通過向混合溶液中加稀鹽酸溶液，將混合溶液ph值調節到3.5，設置反應溫度至100℃，反應48分鐘後水冷至40℃；(2)加入全部的聚氨酯預聚體後升溫至85℃，反應58分鐘後水冷至52℃；(3)調節ph值到9，加入全部的甲醛，升溫至90℃，反應3.5小時，停止加熱；通過向混合溶液中加氫氧化鈉溶液，調節ph值到7，加入熔融的有機矽樹脂攪拌均勻，然後真空脫水將粘度調節到25℃條件下5800mpas，得到改性低羥基酚醛樹脂。上述有機酸包括以下重量份原料：甲基磺酸40克、石油磺酸30克、苯磺酸30克和對甲苯磺酸30克。實施例4申請人採用本發明提供工藝製成的保溫材料進行檢測，主要性能指標如表1所示：檢測項目實施例1實施例2實施例3密度，kg/m3135.8136.6132.4抗壓強度，mpa1.191.201.23導熱係數，w/（m·k）0.0610.0620.059最高使用溫度，℃108310251090最高使用溫度下平均線收縮率，%1.341.251.21抗折強度，mpa1.261.291.31與抹面材料的粘結力，mpa2.12.352.14表1阻燃性能指標檢測結果如表2所示：檢測項目實施例1實施例2實施例3對試樣進行燃燒的時間，s606060試樣平均持續燃燒時間，s000試樣平均質量損失率，%0.80.760.81安全級別標準安全1級（za1）標準安全1級（za1）標準安全1級（za1）由此可見，本發明提供的一種高阻燃保溫材料具有如下技術特點：1、保溫效果好；2、阻燃性能優良；3、在火場中受火時其產物可達到標準安全級別，不會傷害未逃離火場人員和消防人員，也不會造成環境汙染；4、力學性能優良，與抹面材料的粘結力強，不易脫落，材料表面不易發生粉化或掉渣。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁12