一種高阻燃性保溫板及其製備方法
2023-10-07 15:40:19 1
專利名稱：一種高阻燃性保溫板及其製備方法
技術領域：
本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種高阻燃性保溫板及其製備方法，是一種利用珍珠巖填充硬質聚氨酯發泡材料生產高阻燃性建築保溫板的方法。
背景技術：
由於我國城市化、工業化進程的不斷加快，所面臨的資源、能源、健康、環保等方面的壓力越來越大，建築節能正在我國建築領域大力推廣。據有關部門估計，我國每年城鄉新建房屋建築面積近20億平方米，其中80%以上為高能耗建築；既有建築近400億平方米，95%以上是高能耗建築。而目前我國單位建築面積能耗是發達國家的2-3倍以上。針對現在國內建築節能的發展形勢，研發高性能的節能建築材料具有十分重要的意義。目前我國主要的建築節能保溫材料包括擠塑板(XPS)、泡沫板(EPS)、噴塗聚苯乙烯(SPS)、聚氨酯泡沫(TOR)等。在所有的建築保溫材料中，聚氨酯硬泡具有質量輕、保溫、防潮、隔音、耐熱、防震、耐腐蝕、容易與其他材料粘結、燃燒不產生熔滴等優異性能。聚氨酯硬泡是所有的牆體保溫材料中保溫性能最好的隔熱產品，導熱係數最低僅0. 0020ff/m K，是當今國際常用的建築保溫材料。相比普通非環保建材來說，聚氨酯節能材料節能60 %，其所對應的建築造價僅提高5% _7%，是最具市場前景和開發潛力的產品之一。然而聚氨酯保溫板在國內的發展卻並沒有同類產品那樣迅速，這主要是因為聚氨酯保溫板的阻燃性能較低及成本較高造成的。硬質聚氨酯泡沫材料在密度為0. 25g/cm3左右時，其氧指數僅為18左右，與棉花相近，遇火源或高溫烘烤易著火，引起火災。近些年來，有關聚氨酯外牆保溫材料引發火災的新聞屢現報端，國家針對這一現象不斷提高外牆保溫材料的阻燃性能的要求。並且相對現在市場上常見的無機保溫材料而言，聚氨酯泡沫材料的原料價格相對較貴。正是這兩點不足限制了硬質聚氨酯泡沫保溫板的發展。本發明的產品正是針對聚氨酯保溫板這一發展中的不足，通過對硬質聚氨酯泡沫材料填充國家A級不燃材料珍珠巖，使得僅需少量的阻燃劑就能使硬質聚氨酯泡沫保溫板達到國家BI級的阻燃性能。而且珍珠巖在我國的儲量相當豐富，價格低廉，珍珠巖的填充能有效地降低使用聚氨酯的成本，提高聚氨酯保溫板的市場競爭力。同時，珍珠巖和硬質聚氨酯泡沫塑料均有導熱係數低、密度小、絕熱、絕緣、隔音效果好、化學穩定性好等諸多優點。填充珍珠巖後能很好地保證硬質聚氨酯泡沫塑料原有的導熱係數低，質輕等顯著優點。在相關的研究中也有關於珍珠巖和聚氨酯共同複合作為板材的報導，中國專利申請「膨脹珍珠巖-聚氨酯複合保溫板材及其生產工藝(申請號200710070530. 3)」是以珍珠巖為骨架結構，用油性聚氨酯，水性聚氨酯，硬泡聚氨酯作為粘結劑，製備珍珠巖聚氨酯複合板材。本發明與其不同點在於，本發明是以聚氨酯為主料，珍珠巖僅作為填充組分，這使得本發明的硬質聚氨酯泡沫板能有良好的機械性能，並且在表面能形成緻密的結皮層，結皮層能很好地隔絕水汽，彌補了普通珍珠巖易吸水的不足。同時珍珠巖能有效提高板材 的阻燃性，僅加入少量阻燃劑就可以使板材達到國家標準。本發明是針對建築節能保溫的客觀要求設計的高性價比，高性能的新型保溫板材，即保留了聚氨酯及珍珠巖所具有的低的導熱係數，輕質，隔音效果好的材料特性，又注重當今聚氨酯工業中高阻燃性能的要求。本發明對國家的建築節能領域有著重要的意義。
發明內容
本發明的目的是以採用不燃類材料珍珠巖對聚氨酯泡沫塑料進行填充，在達到綠色環保目的的同時，有效提高聚氨酯的阻燃性。在降低聚氨酯保溫板的成本的同時，保證聚氨酯板材的各項性能如導熱係數低、隔音效果好等建築保溫的優良特性，並使聚氨酯保溫板在行業內更有競爭力。本發明的基 體材料由聚醚多元醇和異氰酸酯在催化劑和發泡劑作用下發泡並填充珍珠巖顆粒得到珍珠巖填充硬質聚氨酯泡沫塑料。本產品的原料主要有組合聚醚多元醇、多異氰酸酯、珍珠巖、阻燃劑、醇胺、有機錫、水、娃油等。所述組合聚醚多元醇為聚醚多元醇與乙二醇按質量比85-95 5-15混合而成，所述聚醚多元醇的羥值均為400-560mg KOH/g，平均官能度約為3. 5-4. 5 ；所述多異氰酸酯選自MDI、多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)等常用聚氨酯硬泡用多異氰酸酯；所述珍珠巖為不同粒徑的膨脹珍珠巖顆粒或者閉孔珍珠巖顆粒；所述阻燃劑為複合阻燃劑配方，其中包含TCPP (磷酸三(2-氯丙基)酯)，氫氧化鎂，膨脹石墨，DMMP(甲基膦酸二甲酯)等常用阻燃劑中的一種或幾種；所述醇胺選用三乙醇胺，用作交聯催化劑；所述有機錫選用二月桂酸二丁基錫，用作反應催化劑；所述水是發泡劑；所述矽油選用工業級甲基矽油，用作泡沫穩定劑。本發明配方中各個組分的用量範圍如表I所示表I各組分的用量範圍(單位質量份)
會且成組合聚多異氰珍珠巖阻Jt劑三乙mm ~~甲基矽醚多元酸酯醇胺油
醇
用量 100 80-180 100-500 50-150 0-0.3 0-0.3 0.3 1-6與現有技術相比，本發明的優點在於所用材料珍珠巖和聚氨酯分別是無機和有機材料中導熱係數最低的，利用低導熱係數的珍珠巖填充聚氨酯板，能夠保持聚氨酯保溫板原有的低導熱性等優良性能。又因為膨脹珍珠巖是國家A類不燃級材料，在高填充係數下，能有效提高聚氨酯板材的耐燃性能。填充方法比較噴塗工藝，聚氨酯發泡板能擁有更好的力學性能，更加易於車間批量生產，並且擁有緻密的結皮層。聚氨酯的緻密結皮層能夠很好地彌補珍珠巖在保溫材料中易吸水的不足，同時高阻燃性能的聚氨酯板材更能適應現在有機保溫材料對阻燃等級的要求。
具體實施例方式以下實施例用於進一步闡述本發明，但這些實施例並不在任何意義上解釋為對本發明保護範圍的限制。實施例I (對比例)按照下列配方將N303型聚醚多元醇(羥值475±25mgK0H/g)、乙二醇、三乙醇胺、二月桂酸二丁基錫、甲基矽油各組分混合，充分攪拌、混勻，然後加入TDI，攪拌均勻後加入水混勻，而後立即倒入模具，靜置30min，放入烘箱中120°C熟化4h，脫模，即獲得了聚氨酯保溫板。
原料質量份
N303型聚醚多元醇90份
乙二醇10份
TDI80 份
三乙醇胺0.3份
二月桂酸二丁基錫0.3份
甲基矽油I份
水0.3份所得產品表面形成了緻密的結皮層，測得其氧指數為18，導熱係數為0.021W/m · K，產品的壓縮模量為25. 884MPa，尺寸變化率為O. 3%，閉孔率為90. 4 %，吸水率為I. 2%。實施例2按照下列配方將N303型聚醚多元醇(475±25mgK0H/g)、乙二醇、粒徑O. 15mm的閉 孔珍珠巖顆粒、三乙醇胺、二月桂酸二丁基錫、甲基矽油、TCPP及氫氧化鎂各組分混合，充分攪拌、混勻，然後加入MDI，攪拌均勻後加入水混勻，而後立即倒入模具，靜置30min，放入烘箱中120°C熟化4h，脫模，即獲得了高阻燃性珍珠巖填充聚氨酯保溫板。原料質量份
N303型聚醚多元醇90份
乙二醇10份
MDI100 份
閉孔珍珠巖100份
三乙醇胺0.3份
二月桂酸二丁基錫0.3份
甲基矽油I份
TCPP40 份
氫氧化鎂10份
水0.3份所得產品表面形成了 緻密的結皮層，測得其氧指數為28. 2，導熱係數為O. 023W/m· K，產品的壓縮模量為24. 975MPa，尺寸變化率為0.9%，閉孔率為89. 76%，吸水率為3. 5%。實施例3按照下列配方將N303型聚醚多兀醇(475±25mgK0H/g),乙二醇、粒徑O. 15mm的膨脹珍珠巖顆粒、三乙醇胺、二月桂酸二丁基錫、甲基矽油、DMMP及氫氧化鎂各組分混合，充分攪拌、混勻，然後加入PAPI，攪拌均勻後加入水混勻，而後立即倒入模具，靜置30min，放入烘箱中120°C熟化4h，脫模，即獲得了高阻燃性珍珠巖填充聚氨酯保溫板。
原料質量份
N303型聚醚多元醇85份
乙二醇15份
PAPI150 份
膨脹珍珠巖200份
三乙醇胺0.3份
二月桂酸二丁基錫0.3份
甲基矽油4份
DMMP40 份
氫氧化鎂10份
水0.3份所得產品表面形成了緻密的結皮層，測得其氧指數為30. 2，導熱係數為O. 027W/m· K，產品的壓縮模量為26. 742MPa，尺寸變化率為0.9%，閉孔率為90. 21 %，吸水率為3. 9%。實施例4按照下列配方將N303型聚醚多兀醇(475±25mgK0H/g)、乙二醇、粒徑O. 15mm的閉孔珍珠巖顆粒、三乙醇胺、二月桂酸二丁基錫、甲基矽油、DMMP、TCPP及膨脹石墨各組分混合，充分攪拌、混勻，然後加入TDI，攪拌均勻後加入水混勻，而後立即倒入模具，靜置30min，放入烘箱中120°C熟化4h，脫模，即獲得了高阻燃性珍珠巖填充聚氨酯保溫板。
原料質量份
N303型聚醚多元醇95份
乙二醇5份
TDI180 份
閉孔珍珠巖500份
三乙醇胺0.3份
二月桂酸二丁基錫0.3份
甲基矽油6份
TCPP70份
DMMP70 份
膨脹石墨10份
水0.3份所得產品表面形成了緻密的結皮層，測得其氧指數為34. 6，導熱係數為O. 028W/m ·K，產品的壓縮模量為26. 017MPa，尺寸變化率O. 9%，閉孔率為90. 12%，吸水率為4. 1%。實施例5 實施例5與實施例4的區別僅在於原料閉孔珍珠巖顆粒的粒徑為O. 10mm，將得到的高阻燃性珍珠巖填充聚氨酯保溫板進行測試，其氧指數為34. 7，導熱係數為O. 028W/m · K，壓縮模量為26. 034MPa，尺寸變化率為O. 9%，閉孔率為89. 95%，吸水率為4. 1%。實施例6實施例6與實施例4的區別僅在於原料閉孔珍珠巖顆粒的粒徑為O. 05mm,將得到的高阻燃性珍珠巖填充聚氨酯保溫板進行測試，其氧指數為34. 9，導熱係數為O. 028W/m · K，壓縮模量為26. 028MPa，尺寸變化率為O. 9%，閉孔率為90. 06%，吸水率為4. 1%。
權利要求
1.一種高阻燃性保溫板，其特徵在於，它由以下配比的原料製備而成原料質量份 組合聚醚多元醇100， 多異氰酸酯80-180， 珍珠巖100-500， 阻燃劑50-150， 三乙醇胺0-0. 3， 二月桂酸二丁基錫0-0.3，水O. 3, 甲基娃油1-6 ； 所述組合聚醚多元醇為聚醚多元醇與乙二醇按質量比85-95:5-15混合而成； 所述聚醚多元醇的羥值為400-560mg KOH/g，平均官能度為3. 5-4. 5 ； 所述多異氰酸酯選自MDI、PAPI、TDI ； 所述珍珠巖為不同粒徑的膨脹珍珠巖顆粒或者閉孔珍珠巖顆粒； 所述阻燃劑包含磷酸三(2-氯丙基)酯、氫氧化鎂、膨脹石墨、甲基膦酸二甲酯中的一種或幾種。
2.根據權利要求I所述的高阻燃性保溫板，其特徵在於所述的聚醚多元醇為羥值475±25 mgKOH /g的N303型聚醚多元醇。
3.根據權利要求I所述的高阻燃性保溫板，其特徵在於所述的多異氰酸酯為TDI。
4.一種權利要求1-3中任一所述的高阻燃性保溫板的製備方法，步驟如下 將配方量的除了多異氰酸酯和水以外的各組分混合，充分攪拌、混勻，然後加入多異氰酸酯，攪拌均勻後加入水混勻，而後立即倒入模具，靜置30min，放入烘箱中120°C熟化4h，脫模，即得。
全文摘要
本發明屬於高分子材料技術領域，具體公開了一種高阻燃性保溫板及其製備方法，是一種利用珍珠巖填充硬質聚氨酯發泡材料生產高阻燃性建築保溫板的方法，本發明產品的原料主要有組合聚醚多元醇、多異氰酸酯、珍珠巖、阻燃劑、醇胺、有機錫、水、矽油等。所得產品擁有更好的力學性能，更加易於車間批量生產，並且擁有緻密的結皮層。聚氨酯的緻密結皮層能夠很好地彌補珍珠巖在保溫材料中易吸水的不足，同時高阻燃性能的聚氨酯板材更能適應現在有機保溫材料對阻燃等級的要求。
文檔編號C08G18/66GK102633974SQ201210112188
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月17日 優先權日2012年4月17日
發明者劉書正, 張志敏, 張愛清 申請人:中南民族大學