專利名稱：一種耐低溫lng保溫材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種耐超低絕熱保溫材料及其制備 方法。該材料可應(yīng)用于液化天然氣、液氮、液氧等超低溫物質(zhì)的儲(chǔ)存，運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
耐超低溫硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫材料，是近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外研究與應(yīng)用關(guān)注較熱 的新型材料，在航天，能源，食品，醫(yī)療等方面有著巨大的需求，尤其是在LNG 保溫材料領(lǐng)域；該材料要求耐超低溫性和阻燃性；能有效防止超低溫液體的熱損 耗。近年來(lái)，雖然國(guó)內(nèi)外在這方面己進(jìn)行了不少的研究，也取得了一定的進(jìn)展和 成果，但是仍然存在一些技術(shù)上的問(wèn)題。例如，現(xiàn)有專利[ZL03132987.幻，存在 從低溫狀態(tài)到室溫或更高溫度的耐急劇溫度變化范圍小，易造成泡孔破裂導(dǎo)熱系 數(shù)增大，材料使用壽命縮短的缺陷；而專利[200310109202]，雖然是以多元胺為 起始劑的聚醚多元醇，在耐低溫性和力學(xué)性能上得到了一定的改進(jìn)，但在低溫與 高溫相互轉(zhuǎn)變時(shí)(熱交變)，材料的收縮與膨脹過(guò)程對(duì)材料的結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的破 壞，導(dǎo)致性能下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述的現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，利用分子設(shè)計(jì)的基本原 理，根據(jù)環(huán)境的要求和工藝情況，發(fā)明了一種耐低溫LNG保溫材料及其制備方法。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種耐低溫LNG保溫材料，由 混合多元醇，催化劑，勻泡劑，發(fā)泡劑，阻燃劑，擴(kuò)鏈劑組成的A組分；再與異 氰酸酯類的B組分反應(yīng)，其中A組分的各個(gè)組分質(zhì)量百分比為
混合多元醇60-97%，
發(fā)泡劑 2-15%，
勻泡劑0.5-10%，
阻燃劑 2-15%，
催化劑 0. 1-2%, 擴(kuò)鏈劑0. 1-5%。
上所述的混合多元醇是指聚醚多元醇，混合多元醇的組合物，具體比例為苯 胺為起始劑聚醚多元醇占混合多元醇總質(zhì)量的1/2，山梨糖醇為起始劑及蔗糖為 起始劑的聚醚多元醇各占混合多元醇總質(zhì)量的1/4。
上所述的發(fā)泡劑是一種氫化氯氟化碳系化合物。
上所述的勻泡劑為硅烷類化合物。
上所述的阻燃劑為磷類化合物。
上所述的催化劑為有機(jī)錫與胺類的混合物。
上所述的擴(kuò)鏈劑為小分子二元醇類物質(zhì)。
上所述異氰酸酯為含端-NCO基團(tuán)的物質(zhì)中的至少一種，其分子結(jié)構(gòu)式特征 為OCN-R-NCO,式中R為小分子或大分子鏈段,其用量是按其官能團(tuán)NC0與上述 混合多元醇中的-OH官能團(tuán)按摩爾量計(jì)算，其比例范圍在1.0—2.0之間。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是 一種耐低溫LNG保溫材 料制備方法，其制備步驟為
步驟l、制備A組分，將組成A組分的混合多元醇，催化劑、發(fā)泡劑、、勻泡 劑、發(fā)泡劑、阻燃劑、擴(kuò)鏈劑，按其質(zhì)量百分比配方后進(jìn)行混合均勻，注入到發(fā) 泡機(jī)A罐里貯藏待用；
步驟2、制備B組分，選配符合摩爾比要求的異氰酸酯(OCN-R-NCO)注入到 發(fā)泡機(jī)B罐里貯藏待用；
步驟3、材料的制備，先啟動(dòng)發(fā)泡機(jī)，再將A,B兩個(gè)混合組分放在槍頭中充 分混合，最后注入尺寸，大小，形狀一定的模具內(nèi)發(fā)泡成型。
本發(fā)明的一種耐低溫LNG保溫材料及其制備方法的有益效果主要體現(xiàn)在
1、 導(dǎo)熱系數(shù)降低到了0.015 /111上以下；
2、 抗壓強(qiáng)度達(dá)到了 10Mpa;
3、 可以在-22()Gc低溫以上長(zhǎng)期使用；
4、 泡孔均勻，大小在90-150 um;
5、 在300'C溫度差變化下，材料力學(xué)性能保持不變。
本發(fā)明的耐低溫LNG保溫材料具有耐超低溫機(jī)械性能(適應(yīng)寬溫度范圍急速
變化)，阻燃性能好，導(dǎo)熱系數(shù)低，能有效防止管線和罐體內(nèi)等超低溫液體的熱 損耗?？蓮V泛應(yīng)用于航天，能源，食品，醫(yī)療等方面。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例h
一、配比
A組分配合物的比例如下
1、 混合多元醇 73%，
2、 發(fā)泡劑 2%,
3、 硅烷類的勻泡劑 3%，
4、 含磷類的阻燃劑 15%，
5、 混合催化劑 2%，
6、 擴(kuò)鏈劑 5%;
B組分異氰酸酯(MDI) NC 0 / OH摩爾比例為1.05 : 1 。
二、制備
將以上1至6各組分混合均勻存于發(fā)泡機(jī)A料罐內(nèi)；將異氰酸酯(MDI)存 于發(fā)泡機(jī)B料罐內(nèi)；將上述諸物質(zhì)發(fā)泡機(jī)混合均勻后在40度的模具內(nèi)模壓成型。
其有益效果除在-22(TC低溫以上，30(TC溫差變化下，長(zhǎng)期使用力學(xué)性能 保持不變外，且發(fā)泡速度快，力學(xué)性能較高壓縮強(qiáng)度可達(dá)38Mpa，導(dǎo)熱系數(shù)為 0.015w/m.k，泡孔平均大小為150um。
實(shí)施例2:一、配比
A組分配合物的比例如下
1、 混合多元醇 81%，
2、 發(fā)泡劑 2%，
3、 硅烷類的勻泡劑 10%,
4、 含磷類的阻燃劑 5%，
5、 混合催化劑 0.5%,
1.5%。
NC 0 / OH摩爾比例為1:1。
6、擴(kuò)鏈劑 B組分異氰酸酯(MDI) 二、制備方法同實(shí)施例1。
其有益效果除在-22(TC低溫以上，30(TC溫差變化下 保持不變外，壓縮強(qiáng)度可達(dá)25Mpa,導(dǎo)熱系數(shù)為O.OllwZm.k u m。
長(zhǎng)期使用力學(xué)性能 泡孔平均大小為90
實(shí)施例3:
一、 配比
A組分配合物的比例如下
1、 混合多元醇
2、 發(fā)泡劑
3、 硅烷類的勻泡劑
4、 含磷類的阻燃劑
5、 混合催化劑
6、 擴(kuò)鏈劑
B組分異氰酸酯(MDI) NCO / OH比例為1.05 : 1<
二、 制備方法同實(shí)施例l。
其有益效果除在-22(TC低溫以上，30(TC溫差變化下，長(zhǎng)期使用力學(xué)性能 保持不變外，力學(xué)、導(dǎo)熱綜合性能較好，壓縮強(qiáng)度可達(dá)30Mpa且導(dǎo)熱系數(shù)為 0.012w/m.k，泡孔平均大小為110um。
97%， 1.3%， 0. 5%, 1%， 0. 1%， 0. 1%。
NC 0 / 0 H比例為1.05
實(shí)施例4:
一、配比
A組分配合物的比例如下
1、 混合多元醇
2、 發(fā)泡劑
3、 硅烷類的勻泡劑
4、 含磷類的阻燃劑
76%, 15%， 2%， 10%，0. 5%,
1. 5%。
NC O / OH比例為2
5、 混合催化劑
6、 擴(kuò)鏈劑
B組分異氰酸酯(MDI) N C O / O H比例為2:1,
二、制備方法同實(shí)施例l。
其有益效果除在-220'C低溫以上，30(TC溫差變化下，長(zhǎng)期使用力學(xué)性能 保持不變外，導(dǎo)熱系數(shù)小僅為0.010w/m.k，泡孔平均大小為130um,壓縮強(qiáng)度 為讓pa。
實(shí)施例5:
一、 配比
A組分配合物的比例如下
1、 混合多元醇
2、 發(fā)泡劑
3、 硅垸類的勻泡劑
4、 含磷類的阻燃劑
5、 混合催化劑
6、 擴(kuò)鏈劑
B組分:異氰酸酯(MDI)
二、 制備方法同實(shí)施例l。
其有益效果除在-22(TC低溫以上，30(TC溫差變化下，長(zhǎng)期使用力學(xué)性能 保持不變外，導(dǎo)熱系數(shù)小僅為0.011w/nfC,泡孔平均大小為150um，壓縮強(qiáng)度 為15Mpa，且-20(TC低溫下的抗沖擊性能好，不易脆裂。
所述實(shí)施例僅用于說(shuō)明本技術(shù)方案，并不用于限制本發(fā)明。
60%,
15%,
4%,
15%，
0. 5%，
1.5%。
N C O / 0 H比例為1.1: 1。
權(quán)利要求
1.一種耐低溫LNG保溫材料，其特征是由混合多元醇，催化劑，勻泡劑，發(fā)泡劑，阻燃劑，擴(kuò)鏈劑組成的A組分，再與異氰酸酯類的B組分反應(yīng)；其中A組分的組成組分的質(zhì)量百分比含量為混合多元醇 60-97％，發(fā)泡劑 2-15％，勻泡劑 0.5-10％，阻燃劑 2-15％，催化劑 0.1-2％，擴(kuò)鏈劑 0.1-5％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐低溫LNG保溫材料，其特征是所述的混 合多元醇是指聚醚多元醇，混合多元醇的組合物，具體比例為苯胺為起始劑聚醚 多元醇占混合多元醇總質(zhì)量的1/2，山梨糖醇及蔗糖為起始劑的聚醚多元醇各占 混合多元醇總質(zhì)量的1/4。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐低溫LNG保溫材料，其特征是所述的發(fā) 泡劑為氫化氯氟化碳系化合物。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐低溫LNG保溫材料，其特征是所述的勻 泡劑為硅垸類化合物。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐低溫LNG保溫材料，其特征是所述的阻 燃劑為磷類化合物。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐低溫LNG保溫材料，其特征是所述的催 化劑為有機(jī)錫與胺類的混合物。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐低溫LNG保溫材料，其特征是所述的擴(kuò) 鏈劑為小分子二元醇類物質(zhì)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐低溫LNG保溫材料，其特征是所述異氰 酸酯類的B組分為含端-NC0基團(tuán)的物質(zhì)中的至少一種；其分子結(jié)構(gòu)式為 0CN-R-NC0，式中R為小分子或大分子鏈段；其用量是按其官能團(tuán)NC0與混合多 元醇中的-0H官能團(tuán)按摩爾量計(jì)算，其比例范圍在1. 0—2. 0之間。
9、 制備權(quán)利要求1所述的一種耐低溫LNG保溫材料的方法，其特征是包括以下步驟步驟l、制備A組分，將組成A組分的混合多元醇，催化劑、發(fā)泡劑、、勻泡 劑、發(fā)泡劑、阻燃劑、擴(kuò)鏈劑，按其質(zhì)量百分比配方后進(jìn)行混合均勻，注入到發(fā)泡機(jī)A罐里貯藏待用；步驟2、制備B組分，選配符合摩爾比要求的異氰酸酯(OCN-R-NCO)注入到 發(fā)泡機(jī)B罐里貯藏待用；步驟3、材料的制備，先啟動(dòng)發(fā)泡機(jī)，再將A，B兩個(gè)混合組分放在槍頭中充 分混合，最后注入尺寸，大小，形狀一定的模具內(nèi)發(fā)泡成型。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種耐低溫LNG保溫材料及其制備方法，該材料是由混合多元醇為60-97％，催化劑為0.1-2％，勻泡劑為0.5-10％，發(fā)泡劑為2-15％，阻燃劑為2-15％，擴(kuò)鏈劑為0.1-5％組成的A組分；再與異氰酸酯類的B組分反應(yīng)制備而獲得。該材料可以在-220℃以上的低溫下長(zhǎng)期使用，具有良好的保冷和機(jī)械性能，可適應(yīng)300℃以上溫差范圍急速變化，具有高阻燃性，導(dǎo)熱系數(shù)小，能有效防止超低溫液體的熱損耗，為環(huán)保節(jié)能，無(wú)污染的高性能保溫、保冷材料。
文檔編號(hào)C08K3/32GK101357979SQ200810021989
公開(kāi)日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者張?zhí)熵?cái), 高延敏 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)