聚氨酯硬泡外墻阻燃保溫材料及其制備方法技術

本發明專利技術提出了一種聚氨酯硬泡外墻阻燃保溫材料及其制備方法，由A組分和B組分組成，按照重量份數計算，A組分由酚醛樹脂1～4份、環氧樹脂4～16份、聚醚多元醇60～80份、氧化石墨烯5～10份、催化劑1～4份、改性納米氫氧化鋁15～30份、穩定劑1～3份以及發泡劑15～30份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述改性納米氫氧化鋁是由納米氫氧化鋁經硅烷偶聯劑進行了濕法改性制備得到的，納米氫氧化鋁的表面有機官能團化。該保溫材料提高阻燃性同時保持其優異的力學性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于外墻體保溫材料
，具體涉及一種聚氨酯硬泡外墻阻燃保溫材料及其制備方法。
技術介紹
我國正在制定一系列強制性的建筑節能措施，這無疑給PU泡沫塑料在建筑節能中大規模使用創造了一個發展機遇。然而聚氨酯硬泡是一種容易燃燒的有機材料，它在燃燒時釋放出大量有毒煙霧，可使人在短時間內中毒和窒息。在我國PU泡沫塑料的實際使用中，火災事故不斷發生。因此如果不能有效、切實地解決其防火安全性的問題，找不到一個具有充分科學根據的途徑來解決其使用過程中的防火安全性問題，那么PU泡沫塑料就無法在我國建筑節能中獲得大規模推廣應用。所以聚氨酯泡沫塑料的耐燃、防火等問題成為迫切需要解決的重要課題，這個問題是硬質聚氨酯泡沫塑料今后能否繼續發展的關鍵因素之一。公開號為CN101435254A、CN100363578C和CN100443683C等文獻都報道了聚氨酯硬質泡沫外墻保溫系統，基本上都包括基體墻面、防潮層、聚氨酯硬質泡沫保溫層、界面層和修飾層，其關鍵技術都是變換界面層材料，以增強修飾層在聚氨酯硬質泡沫外表面的附著力。硬質聚氨酯泡沫塑料阻燃化，具體方法有以下四種：⑴反應型阻燃劑，在泡沫塑料原料中引入具有阻燃作用的元素，如磷、鹵素等，此法燃燒時會產生刺激性氣體，不利于環保；⑵添加型阻燃劑，在原料中添加不具有反應活性的但具有阻燃作用的物質，發泡成型后，阻燃性物質分散在泡沫塑料中；⑶浸漬法，把泡沫塑料浸于含阻燃劑的液體中，之后取出干燥；⑷防火涂層法，在泡沫塑料的外層，另加一層防火涂層。后兩者方法應用范圍較小，不適用于閉孔率較高的硬聚氨酯泡沫塑料。常用的是第二種方法，也是應用得最早、簡便而經濟的方法。其中，添加無機型阻燃劑早已受到人們的重視。
技術實現思路
針對目前國內外結合聚氨酯硬泡保溫系統的存在的主要問題，聚氨酯硬泡保溫材料防火阻燃性能與力學性能相互矛盾的問題，本專利技術提出一種聚氨酯硬泡外墻阻燃保溫材料，該保溫材料提高阻燃性同時保持其優異的力學性能。本專利技術的技術方案是這樣實現的：一種聚氨酯硬泡外墻阻燃保溫材料，由A組分和B組分組成，按照重量份數計算，A組分由酚醛樹脂1～4份、環氧樹脂4～16份、聚醚多元醇60～80份、氧化石墨烯5～10份、催化劑1～4份、改性納米氫氧化鋁15～30份、穩定劑1～3份以及發泡劑15～30份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述改性納米氫氧化鋁是由納米氫氧化鋁經硅烷偶聯劑進行了濕法改性制備得到的，納米氫氧化鋁的表面有機官能團化。進一步，所述納米氫氧化鋁改性方法為：⑴將納米氫氧化鋁粒子以及硅烷偶聯劑分別配制成水溶液，待用；⑵將凹凸棒土與石膏放入煅燒爐中在550～600℃下煅燒3～4小時，取出煅燒混合物待用；⑶將納米氫氧化鋁的水溶液滴加到硅烷偶聯劑的水溶液中，攪拌混勻，然后加入步驟2)的煅燒混合物，其中，納米氫氧化鋁、硅烷偶聯劑以及煅燒混合物的質量比為100:5～10:3～6；⑷用超聲波儀在80～100℃下持續超聲和攪拌，將反應后的混合物經抽濾醇洗后，真空干燥，得到濕法改性納米氫氧化鋁。進一步，所述發泡劑為乙醚，無鹵素發泡劑更加環保。進一步，所述穩定劑為聚醚改性有機硅氧烷。進一步，所述催化劑為五甲基二乙烯三胺、雙-二甲基胺基乙基醚、三乙醇胺或者四甲基己二胺。進一步，穩定劑為聚醚改性有機硅氧烷。本專利技術的另一個目的是提供一種聚氨酯硬泡外墻阻燃保溫材料的制備方法，包括以下步驟：包括以下步驟：將酚醛樹脂、溴化環氧樹脂、聚醚多元醇與預混合，同時加入氧化石墨烯、穩定劑、催化劑、改性納米氫氧化鋁和發泡劑得到A組分，將多苯基多亞甲基多異氰酸酯作為B組分，將A組分與B組分混合發泡，異氰酸酯指數為1.05～1.15，得到聚氨酯硬泡外墻阻燃保溫材料。進一步，A組分與B組分的混合重量比為1∶1～1.8。本專利技術中采用酚醛樹脂最突出的特點是阻燃、低煙、抗高溫歧變，具有質量輕、絕熱性好、耐熱性能好、尺寸穩定性好等特點，是唯一一種不用添加改性納米氫氧化鋁能夠達到難燃級別(防火B1級)的有機材料，氧指數高達45。酚醛樹脂阻燃性能好的根本原因是其高殘炭率和酚羥基的自由基捕獲作用，在本專利技術中將酚醛樹脂和聚氨酯結合，優勢互補，可以明顯提高聚氨酯硬泡的阻燃性能。本專利技術采用環氧樹脂改性聚氨酯硬泡的主要目的為環氧基團與異氰酸酯反應生成高耐熱的聚噁唑酮化合物，因此引入不同的環氧樹脂可以得到不同耐熱性的聚氨酯泡沫塑料；如果采用普通的環氧樹脂會降低聚氨酯硬泡的阻燃性能，本專利技術通過添加由納米氫氧化鋁經硅烷偶聯劑進行了濕法改性制備得到的改性納米氫氧化鋁，達到了提高聚氨酯硬泡的耐熱性又提高其阻燃性。本專利技術所述聚醚多元醇還包括含叔胺基聚醚多元醇，可以由多元伯或仲胺與環氧化合物開環反應制得，多元胺的碳原子數在2～18之間，具體包括乙二胺聚氧化丙烯四醇或二乙烯三胺聚氧化丙烯五醇。本專利技術采用氧化石墨烯增強了其與聚氨酯基體的界面結合力，制備的聚氨酯硬泡外墻阻燃保溫材料更耐老化，通透性更好。根據DINEN50147-1，在磁場，平面波和微波場類型的頻率下測得該外墻保溫材料屏蔽衰減效果顯著。本專利技術的有益效果是產品同時具有較高的阻燃性能和優異的力學性能，并且環保，對環境沒有鹵素污染。具體實施方式實施例1納米氫氧化鋁改性方法為：⑴將納米氫氧化鋁粒子以及硅烷偶聯劑分別配制成水溶液，待用；⑵將凹凸棒土與石膏放入煅燒爐中在550℃下煅燒3小時，取出煅燒混合物待用；⑶將納米氫氧化鋁的水溶液滴加到硅烷偶聯劑的水溶液中，攪拌混勻，然后加入步驟2)的煅燒混合物，其中，納米氫氧化鋁、硅烷偶聯劑以及煅燒混合物的質量比為100:5:3；⑷用超聲波儀在80℃下持續超聲和攪拌，將反應后的混合物經抽濾醇洗后，真空干燥，得到濕法改性納米氫氧化鋁。實施例2納米氫氧化鋁改性方法為：⑴將納米氫氧化鋁粒子以及硅烷偶聯劑分別配制成水溶液，待用；⑵將凹凸棒土與石膏放入煅燒爐中在600℃下煅燒4小時，取出煅燒混合物待用；⑶將納米氫氧化鋁的水溶液滴加到硅烷偶聯劑的水溶液中，攪拌混勻，然后加入步驟2)的煅燒混合物，其中，納米氫氧化鋁、硅烷偶聯劑以及煅燒混合物的質量比為100:10:6；⑷用超聲波儀在100℃下持續超聲和攪拌，將反應后的混合物經抽濾醇洗后，真空干燥，得到濕法改性納米氫氧化鋁。實施例3一種聚氨酯硬泡外墻阻燃保溫材料，由A組分和B組分組成，按照重量份數計算，A組分由酚醛樹脂1份、環氧樹脂4份、聚醚多元醇60份、氧化石墨烯7份、月桂酸二丁基錫1份、實施例1的改性納米氫氧化鋁15份、聚醚改性有機硅氧烷1份以及乙醚15份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，。A組分與B組分的混合重量比為1∶1。制備方法，包括以下步驟：將酚醛樹脂、溴化環氧樹脂與聚醚多元醇預混合，同時加入氧化石墨烯、聚醚改性有機硅氧烷、月桂酸二丁基錫、實施例1的改性納米氫氧化鋁和乙醚得到A組分，將多苯基多亞甲基多異氰酸酯作為B組分，將A組分與B組分混合發泡，異氰酸酯指數為1.05，得到聚氨酯硬泡外墻阻燃保溫材料。實施例4一種聚氨酯硬泡外墻阻燃保溫材料，由A組分和B組分組成，按照重量份數計算，A組分由酚醛樹脂2份、環氧樹脂10份、聚醚多元醇70份、氧化石墨烯5份、辛酸亞錫2份、實施例1的改性納米氫氧化鋁24份、聚醚改性有機硅氧烷2份本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種聚氨酯硬泡外墻阻燃保溫材料，由A組分和B組分組成，其特征在于，按照重量份數計算，A組分由酚醛樹脂1～4份、環氧樹脂4～16份、聚醚多元醇60～80份、氧化石墨烯5～10份、催化劑1～4份、改性納米氫氧化鋁15～30份、穩定劑1～3份以及發泡劑15～30份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述改性納米氫氧化鋁是由納米氫氧化鋁經硅烷偶聯劑進行了濕法改性制備得到的，納米氫氧化鋁的表面有機官能團化。

【技術特征摘要】
1.一種聚氨酯硬泡外墻阻燃保溫材料，由A組分和B組分組成，其特征在于，按照重量份數計算，A組分由酚醛樹脂1～4份、環氧樹脂4～16份、聚醚多元醇60～80份、氧化石墨烯5～10份、催化劑1～4份、改性納米氫氧化鋁15～30份、穩定劑1～3份以及發泡劑15～30份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述改性納米氫氧化鋁是由納米氫氧化鋁經硅烷偶聯劑進行了濕法改性制備得到的，納米氫氧化鋁的表面有機官能團化。2.根據權利要求1所述的聚氨酯硬泡外墻阻燃保溫材料，其特征在于，所述納米氫氧化鋁改性方法為：⑴將納米氫氧化鋁粒子以及硅烷偶聯劑分別配制成水溶液，待用；⑵將凹凸棒土與石膏放入煅燒爐中在550～600℃下煅燒3～4小時，取出煅燒混合物待用；⑶將納米氫氧化鋁的水溶液滴加到硅烷偶聯劑的水溶液中，攪拌混勻，然后加入步驟2)的煅燒混合物，其中，納米氫氧化鋁、硅烷偶聯劑以及煅燒混合物的質量比為100:5～10:3～6；⑷用超聲波儀在80～100℃下持續超聲和攪...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉濤，
申請(專利權)人：合肥廣能新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽;34