專利名稱：一種防火阻燃的聚氨酯外墻保溫系統(tǒng)材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于外墻外保溫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種噴涂型的防火阻燃聚氨酯硬泡外 墻保溫系統(tǒng)材料。
背景技術(shù)：
我國(guó)建筑節(jié)能現(xiàn)在大規(guī)模使用的有機(jī)保溫材料主要有EPS(聚苯乙烯泡沫)、 PS(擠塑聚苯乙烯泡沫)和PU(聚氨酯泡沫)，均屬易燃有機(jī)保溫材料，最大的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)輕、 保溫、隔熱性好；最大的缺陷是防火安全性差、易老化、易燃燒。這些新型建筑節(jié)能材料如果 沒(méi)有經(jīng)過(guò)阻燃和降煙的化學(xué)結(jié)構(gòu)改性，只是簡(jiǎn)單的添加阻燃劑，都存在嚴(yán)重的火災(zāi)隱患，導(dǎo) 致頻煩引發(fā)建筑火災(zāi)事故，央視火災(zāi)向全國(guó)敲響警鐘，因此易燃有機(jī)保溫材料的防火阻燃 技術(shù)和防火構(gòu)造的研究及其大規(guī)模的推廣應(yīng)用，已成為關(guān)系我國(guó)民生安全的重要問(wèn)題。我國(guó)正在制定一系列強(qiáng)制性的建筑節(jié)能措施，這無(wú)疑給PU泡沫塑料在建筑節(jié)能 中大規(guī)模使用創(chuàng)造了一個(gè)發(fā)展機(jī)遇。然而聚氨酯硬泡是一種容易燃燒的有機(jī)材料，它在燃 燒時(shí)釋放出大量有毒煙霧，可使人在短時(shí)間內(nèi)中毒和窒息。在我國(guó)PU泡沫塑料的實(shí)際使用 中，火災(zāi)事故不斷發(fā)生。因此如果不能有效、切實(shí)地解決其防火安全性的問(wèn)題，找不到一個(gè) 具有充分科學(xué)根據(jù)的途徑來(lái)解決其使用過(guò)程中的防火安全性問(wèn)題，那么PU泡沫塑料就無(wú) 法在我國(guó)建筑節(jié)能中獲得大規(guī)模推廣應(yīng)用。所以聚氨酯泡沫塑料的耐燃、防火等問(wèn)題成為 迫切需要解決的重要課題，這個(gè)問(wèn)題是硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料今后能否繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素 之一。專利ZL200610043347. X、提出了一種聚氨酯硬泡外墻外保溫系統(tǒng)材料，包括聚氨 酯防潮底漆、聚氨酯硬體材料、界面劑、內(nèi)含玻璃纖維網(wǎng)格布的抗裂聚合物水泥砂漿和飾面 涂料。其特點(diǎn)是解決了外墻保溫墻面裂縫的產(chǎn)生，提高了表面平整度和裝飾性。但是該專 利對(duì)材料的防火阻燃性沒(méi)有提及，保溫體系也沒(méi)有防火阻燃的相關(guān)措施。另外的相關(guān)專利 ZL200810204580.0提出了一種噴涂型聚氨酯外墻保溫系統(tǒng)及其施工方法。其特征在于聚氨 酯直接噴涂于涂有防潮底漆的基層墻面上，聚氨酯硬泡外設(shè)有找平層，找平層和聚氨酯硬 泡間設(shè)有界面砂漿，找平層外設(shè)有耐堿網(wǎng)格布，網(wǎng)格布外是抹面砂漿。此保溫系統(tǒng)的特點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單施工快捷，可有效的防止墻面空鼓、開(kāi)裂、滲水等缺陷。該專利提出系統(tǒng)具有阻火 功能，其阻火功能的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)界面砂漿和抹面聚合物砂漿阻隔作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)聚氨酯 硬泡材料本身的防火阻燃沒(méi)有提及，而聚氨酯硬泡本身的防火阻燃性不好，將影響了整個(gè) 體系的防火阻燃效果。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外結(jié)合聚氨酯硬泡保溫系統(tǒng)的存在的主要問(wèn)題，結(jié)合目前聚氨酯硬 泡防火阻燃技術(shù)的研究進(jìn)展，聚氨酯保溫材料達(dá)到國(guó)標(biāo)B1級(jí)或更高的防火等級(jí)，單一的技 術(shù)手段不能解決問(wèn)題，因此本發(fā)明從聚氨酯的分子結(jié)構(gòu)改性、阻燃劑和防火涂層三個(gè)方面 提出了一個(gè)系統(tǒng)化的整體性解決方案。
本發(fā)明提出了一種防火阻燃的聚氨酯外墻保溫系統(tǒng)材料，其特征在于，包括從內(nèi) 到外依次設(shè)置的防潮底漆、難燃型聚氨酯硬泡材料、界面劑、抗裂砂漿、防火涂料和飾面涂 料；其中，所述難燃型聚氨酯硬泡材料由A組分和B組分組成，A組分由將含磷的阻燃 聚醚多元醇80-50重量份、雜環(huán)氨基聚醚多元醇20-50重量份、有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑2重量 份、催化劑二甲基乙醇胺2重量份、催化劑二月桂酸二丁基錫1重量份、阻燃劑20-50重量 份和發(fā)泡劑一氟二氯乙烷20-40重量份混合得到；B組分為阻燃型多異氰酸酯固化劑；使用 時(shí)，將A組分和B組分混合發(fā)泡，異氰酸酯指數(shù)為1.05-1. 10。A組分和B組分的混合重量 比為1 1 1. 5。在本發(fā)明中，所述的含磷的阻燃聚醚多元醇的制備方法為將0. 2mol四溴雙酚A、 0. 5mol季戊四醇和0. 3mol蔗糖加熱溶解，在100°C加入0. 3mol聚磷酸，反應(yīng)5h，然后滴加 lOmol環(huán)氧氯丙烷進(jìn)行開(kāi)環(huán)醚化反應(yīng)，得到含磷5wt%、含溴10襯％的含磷的阻燃聚醚多元隨著人們對(duì)聚氨酯硬泡阻燃性能的要求越來(lái)越高，由于添加型阻燃劑存在易遷 移、不能持久保持阻燃效果和破壞泡沫物理性能等缺點(diǎn)，添加型阻燃劑很難達(dá)到和滿足目 前的使用要求，因此促進(jìn)了阻燃多元醇的出現(xiàn)，較好地解決了上述問(wèn)題，使高阻燃聚氨酯硬 泡的應(yīng)用得到保證。阻燃多元醇是指分子中含有阻燃元素的多元醇，以其所含阻燃元素的 不同，大致可以分為磷系阻燃多元醇、鹵系阻燃多元醇、復(fù)合型阻燃多元醇及芳雜環(huán)類(lèi)阻燃 多元醇等。具有芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)的多元醇不僅具有較好的阻燃、耐燃性能，而且由于它在分子結(jié) 構(gòu)中引入了苯環(huán)、異氰脲酸酯環(huán)等雜環(huán)結(jié)構(gòu)，使聚氨酯制品具備更高的耐熱性、尺寸穩(wěn)定性 和力學(xué)性能，因而可以應(yīng)用于制備硬質(zhì)聚氨酯泡沫制品。在本發(fā)明中，所述的雜環(huán)氨基聚醚 多元醇的制備方法為將lmol甲苯二胺和0. lmol三聚氰胺加到反應(yīng)瓶中，加入0. 3g氫氧 化鉀，60°C加熱溶解后通入3mol環(huán)氧丙烷和3mol環(huán)氧乙烷，反應(yīng)5h，得到官能度4、羥值 420mgK0H/g、粘度lOOOcp的雜環(huán)氨基聚醚多元醇。在本發(fā)明中，所述的阻燃劑為磷酸三(2-氯乙基)酯、甲基磷酸二甲酯、三(2. 3 二 溴丙基)聚異氰脲酸酯或三溴新戊醇，這些阻燃劑屬于添加型或反應(yīng)型阻燃劑，與聚氨酯 體系相容性好，加入后體系能保持長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性，并且對(duì)聚氨酯硬泡本身的力學(xué)性能影 響較小，在聚氨酯硬泡系統(tǒng)中使用阻燃抑煙效果顯著。在本發(fā)明中，阻燃型多異氰酸酯固化劑可為多苯基多次甲基異氰酸酯。為了進(jìn)一 步提高聚氨酯的阻燃效果，采用溴素對(duì)B組分進(jìn)行改性，得到溴化阻燃多異氰酸酯，改性方 法為將濃度為5_10wt%的溴素在室溫下滴加到多苯基多次甲基異氰酸酯中，在60-70°C 保溫反應(yīng)10小時(shí)，抽真空l(shuí)h，得到溴化多苯基多次甲基異氰酸酯。在本發(fā)明中，所述的防潮底漆為水性環(huán)氧樹(shù)脂或丙烯酸酯樹(shù)脂，施工時(shí)用噴槍或 滾刷將防潮底漆均勻噴刷，無(wú)透底現(xiàn)象。采用此類(lèi)防潮底漆具有防潮、防水、透氣的作用，特 別是在潮濕的雨季，基層新墻體完工后風(fēng)干不徹底，以及基層墻體有流水殘痕等情況下更 具效果，而且能有效防止基層墻面上殘留的浮灰對(duì)保溫層附著力的影響。所述水性環(huán)氧樹(shù) 脂可為SHELL公司生產(chǎn)的EPIK0TE，3510-W-60型號(hào)產(chǎn)品。丙烯酸酯樹(shù)脂可為上海日出化工 有限公司公司生產(chǎn)的A3型號(hào)乳液產(chǎn)品。在本發(fā)明中，所述的界面劑由醋酸乙烯-乙烯共聚乳液20-30重量份、丙烯酸酯共聚乳液30-40重量份、增粘劑聚丙烯酸鈉1-10重量份與水30-50重量份混合制得。它的主 要作用是提高聚氨酯表面和抗裂砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度，防止抹灰層空鼓、開(kāi)裂和剝落問(wèn)題的產(chǎn) 生。所述界面劑可為克絡(luò)蒂材料科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的冊(cè)501型號(hào)產(chǎn)品。在本發(fā)明中，所述的抗裂砂漿的主要由以下材料構(gòu)成，石英砂、聚丙烯纖維、醋酸 乙烯-乙烯可再分散乳膠粉、甲基纖維素醚、碳酸鈣和硅酸鹽水泥在攪拌機(jī)中混合而成。例 如采用克絡(luò)蒂材料科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的聚氨酯保溫體系專用抗裂砂漿，型號(hào)冊(cè)505。在本發(fā)明中，所述的防火涂料為水性超薄膨脹型防火涂料，其制備方法為將硅丙 乳液30重量份、三聚氰胺5重量份、聚磷酸銨23重量份、季戊四醇10重量份、鈦白粉5重 量份、六偏磷酸鈉0.3重量份、乳化劑0P-10 0.5重量份，三輥機(jī)研磨后制得。其中，硅丙乳 液可為上海日出化工有限公司生產(chǎn)的TD-1型號(hào)產(chǎn)品，聚磷酸銨可為山東壽光衛(wèi)東化工有 限公司生產(chǎn)的APP102型號(hào)產(chǎn)品。柔性的硅丙乳液作為基體樹(shù)脂，三聚氰胺、聚磷酸銨和季戊四醇作為膨脹發(fā)泡組 分，磷酸胺化合物為脫水炭化催化劑、多碳化合物為炭化劑、含氮化合物為發(fā)泡劑。防火 涂料涂覆在材料表面上，具有隔熱、防燃、阻燃的功能，能有效延緩火勢(shì)的發(fā)展、阻止火焰蔓 延，對(duì)基材起到保護(hù)作用。目前膨脹型防火涂料主要用在建筑物的鋼結(jié)構(gòu)上，在本發(fā)明中將 其應(yīng)用到聚氨酯泡沫保溫材料表面，作為聚氨酯保溫系統(tǒng)的第一道防火阻燃的屏障。在本發(fā)明中，所述的飾面涂料可為普通的市售飾面涂料，如克絡(luò)蒂材料科技發(fā)展 有限公司生產(chǎn)的H(207型號(hào)產(chǎn)品。本發(fā)明創(chuàng)造性地將難燃型聚氨酯硬泡材料與防火涂料并用，取得了優(yōu)異的防火阻 燃性能。
具體實(shí)施例方式下面用實(shí)施例給出了對(duì)本發(fā)明更詳細(xì)的說(shuō)明，有助于理解本發(fā)明。然而，不應(yīng)將此 解釋為對(duì)本發(fā)明范圍的限制。實(shí)施例1含磷阻燃聚醚多元醇的制備將0. 2mol四溴雙酚A、0. 5mol季戊四醇、0. 3mol蔗 糖加熱溶解，在100°c緩慢加入0. 3mol聚磷酸，然后反應(yīng)5h，然后滴加lOmol環(huán)氧氯丙烷滴 加進(jìn)行開(kāi)環(huán)醚化反應(yīng)，得到含磷5wt%、含溴10wt%的阻燃聚醚多元醇。氨基雜環(huán)聚醚的制備將lmol甲苯二胺和0. lmol三聚氰胺加到反應(yīng)瓶中，加入 0. 3g氫氧化鉀，60°C加熱溶解后通入3mol環(huán)氧丙烷和3mol環(huán)氧乙烷，反應(yīng)5h，得到官能度 4、羥值420mgK0H/g、粘度lOOOcp的雜環(huán)氨基聚醚多元醇。多苯基多次甲基異氰酸酯的溴化將濃度為8襯％的溴素在室溫下滴加到多苯基 多次甲基異氰酸酯中，在65°C保溫反應(yīng)10小時(shí)，抽真空l(shuí)h，得到溴化多苯基多次甲基異氰 酸酯。防火涂料的制備將硅丙乳液30重量份、三聚氰胺5重量份、聚磷酸銨23重量份、 季戊四醇10重量份、鈦白粉5重量份、六偏磷酸鈉0. 3重量份、乳化劑0P-10 0. 5重量份， 三輥機(jī)研磨后制得。實(shí)施例2-3中，防潮底漆采用SHELL公司生產(chǎn)的3510-w_60型水性環(huán)氧樹(shù)脂號(hào)。實(shí) 施例4-5中防潮底漆采用上海日出化工有限公司公司生產(chǎn)的A3型號(hào)丙烯酸酯樹(shù)脂。實(shí)施例2-5中界面劑采用克絡(luò)蒂材料科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的H(501型號(hào)產(chǎn)品?？沽焉皾{采用 克絡(luò)蒂材料科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的聚氨酯保溫體系專用抗裂砂漿，型號(hào)冊(cè)505。飾面涂料 采用克絡(luò)蒂材料科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的冊(cè)207型號(hào)產(chǎn)品。實(shí)施例2將含磷的阻燃聚醚多元醇80g、雜環(huán)氨基聚醚多元醇20g、有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑2g、 催化劑二甲基乙醇胺2g、催化劑二月桂酸二丁基錫lg、阻燃劑甲基磷酸二甲酯50g和發(fā)泡 劑一氟二氯乙烷20g混合得到A組分；將A組分和B組分溴化多苯基多次甲基異氰酸酯按 重量比為1 1混合發(fā)泡，異氰酸酯指數(shù)為1.05。得到的難燃型聚氨酯硬泡材料的氧指數(shù) 為31，煙密度53，抗壓強(qiáng)度0. 5MPa。將防潮底漆、難燃型聚氨酯硬泡材料、界面劑、抗裂砂漿、防火涂料和飾面涂料從 內(nèi)到外刷涂于墻體上，形成外墻保溫材料。實(shí)施例3將含磷的阻燃聚醚多元醇50g、雜環(huán)氨基聚醚多元醇50g、有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑2g、 催化劑二甲基乙醇胺2g、催化劑二月桂酸二丁基錫lg、阻燃劑磷酸三(2-氯乙基)酯20g 和發(fā)泡劑一氟二氯乙烷40g混合得到A組分；將A組分和B組分溴化多苯基多次甲基異氰 酸酯按重量比為1 1混合發(fā)泡，異氰酸酯指數(shù)為1.10。得到的難燃型聚氨酯硬泡材料的 氧指數(shù)為29，煙密度79，抗壓強(qiáng)度0. 7MPa。將防潮底漆、難燃型聚氨酯硬泡材料、界面劑、抗裂砂漿、防火涂料和飾面涂料從 內(nèi)到外刷涂于墻體上，形成外墻保溫材料。實(shí)施例4將含磷的阻燃聚醚多元醇65g、雜環(huán)氨基聚醚多元醇35g、有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑2g、 催化劑二甲基乙醇胺2g、催化劑二月桂酸二丁基錫lg、阻燃劑三(2.3 二溴丙基)聚異氰脲 酸酯30g和發(fā)泡劑一氟二氯乙烷30g混合得到A組分；將A組分和B組分溴化多苯基多次 甲基異氰酸酯按重量比為1 1.5混合發(fā)泡，異氰酸酯指數(shù)為1.10。得到的難燃型聚氨酯 硬泡材料的氧指數(shù)為29，煙密度57，抗壓強(qiáng)度0. 6MPa。將防潮底漆、難燃型聚氨酯硬泡材料、界面劑、抗裂砂漿、防火涂料和飾面涂料從 內(nèi)到外刷涂于墻體上，形成外墻保溫材料。實(shí)施例5將含磷的阻燃聚醚多元醇65g、雜環(huán)氨基聚醚多元醇35g、有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑2g、 催化劑二甲基乙醇胺2g、催化劑二月桂酸二丁基錫lg、阻燃劑三溴新戊醇30g和發(fā)泡劑一 氟二氯乙烷30g混合得到A組分；將A組分和B組分溴化多苯基多次甲基異氰酸酯按重量 比為1 1混合發(fā)泡，異氰酸酯指數(shù)為1.10。得到的難燃型聚氨酯硬泡材料的氧指數(shù)為29， 煙密度85，抗壓強(qiáng)度0. 8MPa。將防潮底漆、難燃型聚氨酯硬泡材料、界面劑、抗裂砂漿、防火涂料和飾面涂料從 內(nèi)到外刷涂于墻體上，形成外墻保溫材料。
權(quán)利要求
一種防火阻燃的聚氨酯外墻保溫系統(tǒng)材料，其特征在于，包括從內(nèi)到外依次設(shè)置的防潮底漆、難燃型聚氨酯硬泡材料、界面劑、抗裂砂漿、防火涂料和飾面涂料；其中，所述難燃型聚氨酯硬泡材料由A組分和B組分組成，A組分由將含磷的阻燃聚醚多元醇80-50重量份、雜環(huán)氨基聚醚多元醇20-50重量份、有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑2重量份、催化劑二甲基乙醇胺2重量份、催化劑二月桂酸二丁基錫1重量份、阻燃劑20-50重量份和發(fā)泡劑一氟二氯乙烷20-40重量份混合得到；B組分為阻燃型多異氰酸酯固化劑；使用時(shí)，將A組分和B組分按重量比1∶1～1.5混合發(fā)泡，異氰酸酯指數(shù)為1.05-1.10。
2.如權(quán)利要求1所述的聚氨酯外墻保溫系統(tǒng)材料，其特征在于，所述的含磷的阻燃聚 醚多元醇的制備方法為將0. 2mol四溴雙酚A、0. 5mol季戊四醇和0. 3mol蔗糖加熱溶解， 在100°C加入0. 3mol聚磷酸，反應(yīng)5h，然后滴加lOmol環(huán)氧氯丙烷進(jìn)行開(kāi)環(huán)醚化反應(yīng)，得到 含磷5wt%、含溴10wt%的含磷的阻燃聚醚多元醇。
3.如權(quán)利要求1所述的聚氨酯外墻保溫系統(tǒng)材料，其特征在于，所述的雜環(huán)氨基聚醚 多元醇的制備方法為將lmol甲苯二胺和0. lmol三聚氰胺加到反應(yīng)瓶中，加入0. 3g氫氧 化鉀，60°C加熱溶解后通入3mol環(huán)氧丙烷和3mol環(huán)氧乙烷，反應(yīng)5h，得到官能度4、羥值 420mgK0H/g、粘度lOOOcp的雜環(huán)氨基聚醚多元醇。
4.如權(quán)利要求1所述的聚氨酯外墻保溫系統(tǒng)材料，其特征在于，所述的阻燃劑為磷酸 三(2-氯乙基)酯、甲基磷酸二甲酯、三(2. 3 二溴丙基)聚異氰脲酸酯或三溴新戊醇。
5.如權(quán)利要求1所述的聚氨酯外墻保溫系統(tǒng)材料，其特征在于，所述的阻燃型多異氰 酸酯固化劑為溴化多苯基多次甲基異氰酸酯，其制備方法為將濃度為5-10襯％的溴素在 室溫下滴加到多苯基多次甲基異氰酸酯中，在60-70°C保溫反應(yīng)10小時(shí)，抽真空l(shuí)h，得到溴 化多苯基多次甲基異氰酸酯。
6.如權(quán)利要求1所述的防火阻燃的聚氨酯外墻保溫系統(tǒng)材料，其特征在于，所述的防 火涂料由以下方法制得將硅丙乳液30重量份、三聚氰胺5重量份、聚磷酸銨23重量份、季 戊四醇10重量份、鈦白粉5重量份、六偏磷酸鈉0. 3重量份、乳化劑0P-100. 5重量份，三輥 機(jī)研磨后制得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防火阻燃的聚氨酯外墻保溫系統(tǒng)材料，其特征在于，包括從內(nèi)到外依次設(shè)置的防潮底漆、難燃型聚氨酯硬泡材料、界面劑、抗裂砂漿、防火涂料和飾面涂料；其中，所述難燃型聚氨酯硬泡材料由A組分和B組分組成，A組分由將含磷的阻燃聚醚多元醇80-50重量份、雜環(huán)氨基聚醚多元醇20-50重量份、有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑2重量份、催化劑二甲基乙醇胺2重量份、催化劑二月桂酸二丁基錫1重量份、阻燃劑20-50重量份和發(fā)泡劑一氟二氯乙烷20-40重量份混合得到；B組分為阻燃型多異氰酸酯固化劑；使用時(shí)，將A組分和B組分混合發(fā)泡，異氰酸酯指數(shù)為1.05-1.10。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的防火阻燃性能。
文檔編號(hào)C04B28/04GK101851993SQ201010174230
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者孫生根, 高建洪, 高群 申請(qǐng)人:上海克絡(luò)蒂材料科技發(fā)展有限公司