一種可再生資源基外墻保溫材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可再生資源基外墻保溫材料及其制備方法，屬于高分子合成化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】。采用可再生資源—蓖麻油、桐油、亞麻油等為基體材料，與改性劑反應(yīng)，制備改性生物多元醇，以此來(lái)改進(jìn)與甲階酚醛樹(shù)脂的相容性。再將其與甲階酚醛樹(shù)脂復(fù)合，制備聚氨酯/酚醛樹(shù)脂復(fù)合材料。這種復(fù)合材料，兼顧聚氨酯和酚醛樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)，一方面能有效解決聚氨酯燃燒易滴落的缺點(diǎn)，提高其阻燃性；另一方面可以充分利用聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)低的優(yōu)點(diǎn)，滿足建筑行業(yè)節(jié)能環(huán)保的使用要求。
【專利說(shuō)明】一種可再生資源基外墻保溫材料及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子合成化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種可再生資源基外墻保溫材料:該方法是通過(guò)采用可再生資源--蓖麻油、桐油、亞麻油等為基體材料，與改性劑反應(yīng)，制備改性生物多元醇，以此來(lái)改進(jìn)與甲階酚醛樹(shù)脂的相容性。將其與甲階酚醛樹(shù)脂復(fù)合，制備聚氨酯/酚醛樹(shù)脂復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]外墻節(jié)能保溫市場(chǎng)巨大:目前我國(guó)建筑能耗占全國(guó)能源消耗量的近30%，要完成國(guó)家十二五節(jié)能減排計(jì)劃，建筑節(jié)能勢(shì)在必行。墻面能耗約占建筑能耗的50%左右，外墻保溫材料的應(yīng)用是建筑節(jié)能的主要舉措。我國(guó)建筑節(jié)能市場(chǎng)巨大:存量建筑上，我國(guó)430多億平方米的既有建筑，95%屬于高能耗建筑，而新建建筑也只有15~20%執(zhí)行了建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]我國(guó)單位建筑能耗是同緯度西歐和北美國(guó)家的2~3倍；增量建筑上，隨著人口的增加、城市化進(jìn)程的加快以及住房改革的進(jìn)一步深入，目前我國(guó)每年新建建筑達(dá)20億平方米，根據(jù)新建建筑必須嚴(yán)格實(shí)施節(jié)能50%設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，新建建筑市場(chǎng)將帶動(dòng)聚氨酯建筑保溫材料行業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展。由于石油資源的日益短缺和人們環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)可再生資源生產(chǎn)生物材料、化工原料和燃料越來(lái)越吸引人們的重視。含羥基的植物油或羥基化的植物油作為多元醇用于制備的聚氨酯完全符合環(huán)境保護(hù)的要求成為近年來(lái)在我國(guó)嶄露頭角的一種新型高分子材料。
[0004]本作品采用綠色可再生資源一蓖麻油為原料，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的聚醚多元醇，合成綠色的蓖麻油基聚氨酯。同時(shí)，為解決聚氨酯在燃燒中的過(guò)程中，極易出現(xiàn)熔融滴落的問(wèn)題，創(chuàng)新性的將酚醛樹(shù)脂引入聚 氨酯。聚氨酯是建筑有機(jī)保溫材料中導(dǎo)熱系數(shù)最低的，但是本身易燃、易熔融滴落；酚醛樹(shù)脂是建筑有機(jī)保溫材料中阻燃性能最好的，但是本身易碎易粉化，不利于施工。
[0005]因酚醛樹(shù)脂中含有活性的羥甲基結(jié)構(gòu)，可與聚氨酯中異氰酸根反應(yīng)，形成互穿網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，兩種不同的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相互貫穿，機(jī)械纏繞，形成宏觀上均勻，微觀上可能分相的共混體系，使之復(fù)合材料同時(shí)具有二者的優(yōu)點(diǎn)。即能保證復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)低，又能有效解決聚氨酯燃燒過(guò)程出現(xiàn)的熔融滴落的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一是解決聚氨酯燃燒易滴落的缺點(diǎn)，提升其阻燃性。
[0007]本發(fā)明的目的之二是改善聚氨酯與酚醛樹(shù)脂的相容性。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]本發(fā)明的具體實(shí)施方法:
[0010]一種可再生資源基外墻保溫材料，由下列質(zhì)量份數(shù)的原料制備而成:
[0011]生物多元醇和多亞甲基多苯基異氰酸酯混合物100份
甲階酚醛樹(shù)脂10~40份
開(kāi)孔劑2~6份
均泡劑2~5份
發(fā)泡劑4~12份
催化劑A0.1~0.6份
催化劑B3~8份
改性劑5~30份。
[0012]其中所述的生物多元醇和多亞甲基多苯基異氰酸酯總質(zhì)量為100份，兩者比例按照異氰酸酯指數(shù)R=CN0/0H=0.95~1.35 (摩爾比)進(jìn)行配比。 [0013]其中所述的多亞甲基多苯基異氰酸酯實(shí)際上是由50%MDI與50%官能度大于2以上的多異氰酸酯組成的混合物，所用型號(hào)為煙臺(tái)萬(wàn)華PM-200。
[0014]其中所述的生物多元醇是蓖麻油、羥基化亞麻油、羥基化桐油、羥基化大豆油、羥基化棕櫚油的一種或是幾種。
[0015]其中所述的開(kāi)孔劑是液體石蠟、聚丁二烯、聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚的一種或是幾種。
[0016]其中所述的均泡劑是硅油、吐溫、脂肪醇聚氧乙烯醚的一種或是幾種。
[0017]其中所述的發(fā)泡劑是水、正戊烷、異戊烷、環(huán)戊烷及二氯甲烷的一種或是幾種。
[0018]其中所述的催化劑A是三亞乙基二胺、雙(二甲氨基乙基)醚、辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫的一種或是幾種。
[0019]其中所述的催化劑B，是無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸的混合物，無(wú)機(jī)酸是硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸的一種或是幾種，有機(jī)酸是苯磺酸、草酸、甲苯磺酸、乙酸的一種或是幾種。
[0020]其中所述改性劑為9，10- 二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)。
[0021]一種可再生資源基外墻保溫材料的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行:
[0022](I)按照異氰酸指數(shù)R=CN0/0H=0.95~1.35 (摩爾比)，取100份中包含了上述摩爾比的生物多元醇和多亞甲基多苯基異氰酸酯；
[0023](2)將生物多元醇在100~180°C條件下，與5~30份改性劑反應(yīng)，制備改性生物多元醇，以此來(lái)改進(jìn)與甲階酚醛樹(shù)脂的相容性；
[0024](3)往改性生物多元醇添加計(jì)量開(kāi)孔劑、均泡劑、發(fā)泡劑、催化劑A、催化劑B后，攪拌均勻備用，接著加入甲階酚醛樹(shù)脂10~40份，攪拌均勻備用。
[0025](4)最后加入計(jì)量多亞甲基多苯基異氰酸酯，快速攪拌均勻，澆注到預(yù)熱并涂有脫模劑的平板模具中，在30~60°C下發(fā)泡30min，熟化Ih，出模成聚氨酯/酚醛樹(shù)脂復(fù)合保溫板材。
[0026]其中步驟(2)中所述改性劑，為D0P0，是用來(lái)解決聚氨酯與酚醛樹(shù)脂相容性差的問(wèn)題，而特別添加的。同時(shí)，該改性劑，也是一種反應(yīng)型阻燃劑，可以提高復(fù)合材料的阻燃性能，所述改性劑用量，優(yōu)選10~20份。
[0027]上述聚氨酯/酚醛樹(shù)脂復(fù)合保溫板材的制法，步驟(2)所述制備改性生物多元醇反應(yīng)溫度，優(yōu)選溫度是120~150°C。
[0028]上述聚氨酯/酚醛樹(shù)脂復(fù)合保溫板材的制法，步驟(3)所述甲階酚醛樹(shù)脂份數(shù)，優(yōu)選10~30份。
[0029]本發(fā)明制備的聚氨酯/酚醛樹(shù)脂復(fù)合保溫板材，同時(shí)具備聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)低，酚醛樹(shù)脂難燃的優(yōu)點(diǎn)，一方面很好解決聚氨酯燃燒易滴落的缺點(diǎn)，另一方面可以充分利用聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)低的優(yōu)點(diǎn)，滿足建筑行業(yè)節(jié)能環(huán)保的使用要求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是沒(méi)加改性劑的聚氨酯/酚醛樹(shù)脂復(fù)合材料，由圖可知，材料內(nèi)部分布有很多團(tuán)聚的小點(diǎn)，疑似為酚醛樹(shù)脂顆粒，可見(jiàn)，酚醛樹(shù)脂與聚氨酯的相容性不好，發(fā)泡后，材料出現(xiàn)明顯的相分離。
[0031]圖2，是添加改性劑的聚氨酯/酚醛樹(shù)脂復(fù)合材料，由圖可知，材料內(nèi)部整齊均勻，形成均一相體系，可見(jiàn)，添加的改性劑，能很好的改善酚醛樹(shù)脂與聚氨酯的相容性。
【具體實(shí)施方式】:
[0032]以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明，但并不限制本發(fā)明。除非另有說(shuō)明，在實(shí)施例中所有份數(shù)和百分比均以質(zhì)量計(jì)。
[0033]實(shí)施例1
[0034]按照異氰酸指數(shù)R=CN0/0H=0.95 (摩爾比)，取100份中包含了上述摩爾比的生物多元醇和多亞甲基多苯基異氰酸酯。生物多元醇選取蓖麻油。首先，計(jì)量蓖麻油在120°C條件下，與10份改性劑DOPO反應(yīng)，制備改性生物多元醇，以此來(lái)改進(jìn)與甲階酚醛樹(shù)脂的相容性。接下來(lái)，往改性生物多元醇添加`2份開(kāi)孔劑液體石蠟、2份均泡劑硅油、4份發(fā)泡劑水、
0.1份催化劑A三亞乙基二胺、3份催化劑B (由1份硫酸和2份苯磺酸組成)后，攪拌均勻備用，接著加入10份甲階酚醛樹(shù)脂，攪拌均勻備用。最后，加入計(jì)量多亞甲基多苯基異氰酸酯，快速攪拌均勻，澆注到預(yù)熱并涂有脫模劑的平板模具中，在30°c下發(fā)泡30min，熟化lh，出模成聚氨酯/酚醛樹(shù)脂復(fù)合保溫板材。
[0035]實(shí)施例2
[0036]按照異氰酸指數(shù)R=CN0/0H=1.15 (摩爾比)，取100份中包含了上述摩爾比的生物多元醇和多亞甲基多苯基異氰酸酯。生物多元醇是蓖麻油和羥基化亞麻油按照1:1的質(zhì)量配比而成。首先，計(jì)量生物多元醇在130°c條件下，與15份改性劑DOPO反應(yīng)，制備改性生物多元醇，以此來(lái)改進(jìn)與甲階酚醛樹(shù)脂的相容性。接下來(lái)，往改性生物多元醇添加4份開(kāi)孔劑聚丁二烯、4份均泡劑吐溫、8份發(fā)泡劑(由2份水和6份正戊烷組成)、0.4份催化劑A辛酸亞錫、6份催化劑B (由2份鹽酸和4份乙酸組成)后，攪拌均勻備用，接著加入20份甲階酚醛樹(shù)脂，攪拌均勻備用。最后，加入計(jì)量多亞甲基多苯基異氰酸酯，快速攪拌均勻，澆注到預(yù)熱并涂有脫模劑的平板模具中，在40°C下發(fā)泡30min，熟化lh，出模成聚氨酯/酚醛樹(shù)脂復(fù)合保溫板材。
[0037]實(shí)施例3
[0038]按照異氰酸指數(shù)R=CN0/0H=1.35 (摩爾比)，取100份中包含了上述摩爾比的生物多元醇和多亞甲基多苯基異氰酸酯。生物多元醇是羥基化大豆油和羥基化亞麻油按照1:1的質(zhì)量配比而成。首先，計(jì)量生物多元醇在140°C條件下，與20份改性劑DOPO反應(yīng)，制備改性生物多元醇，以此來(lái)改進(jìn)與甲階酚醛樹(shù)脂的相容性。接下來(lái)，往改性生物多元醇添加6份開(kāi)孔劑聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚、5份均泡劑脂肪醇聚氧乙烯醚、12份發(fā)泡劑(由2份水和10份環(huán)戊烷組成)、0.6份催化劑A (由0.4份三亞乙基二胺和0.2份辛酸亞錫組成)、8份催化劑B (由2份磷酸和6份磺酸組成)后，攪拌均勻備用，接著加入30份甲階酚醛樹(shù)月旨，攪拌均勻備用。最后，加入計(jì)量多亞甲基多苯基異氰酸酯，快速攪拌均勻，澆注到預(yù)熱并涂有脫模劑的平板模具中，在60°C下發(fā)泡30min，熟化lh，出模成聚氨酯/酚醛樹(shù)脂復(fù)合保溫板材。圖1，是沒(méi)加改性劑的聚氨酯/酚醛樹(shù)脂復(fù)合材料，由圖可知，材料內(nèi)部分布有很多團(tuán)聚的小點(diǎn)，疑似為酚醛樹(shù)脂顆粒，可見(jiàn)，酚醛樹(shù)脂與聚氨酯的相容性不好，發(fā)泡后，材料出現(xiàn)明顯的相分離。圖2，是添加改性劑的聚氨酯/酚醛樹(shù)脂復(fù)合材料，由圖可知，材料內(nèi)部整齊均勻，形成均一相體系，可見(jiàn)，添加的改性劑，能很好的改善酚醛樹(shù)脂與聚氨酯的相容性。
[0039]附表
[0040]表1上述實(shí)例的性能測(cè)試
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種可再生資源基外墻保溫材料，其特征在于由下列質(zhì)量份數(shù)的原料制備而成: 生物多元醇+多亞甲基多苯基異氰酸酯100份 甲階酚醛樹(shù)脂10~40份開(kāi)孔劑2~6份均泡劑2~5份發(fā)泡劑4~12份 催化劑A0.1~0.6份催化劑B3~8份改性劑5~30份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可再生資源基外墻保溫材料，其特征在于其中所述的生物多元醇和多亞甲基多苯基異氰酸酯總質(zhì)量100份，兩者比例按照異氰酸酯指數(shù)R=CNO/OH=0.95~1.35 (摩爾比)進(jìn)行配比； 其中所述的生物多元醇是蓖麻油、羥基化亞麻油、羥基化桐油、羥基化大豆油、羥基化棕櫚油的一種或是幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可再生資源基外墻保溫材料，其特征在于其中所述的開(kāi)孔劑是液體石蠟、聚丁二烯、聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚的一種或是幾種； 其中所述的均泡劑是硅油、吐 溫、脂肪醇聚氧乙烯醚的一種或是幾種； 其中所述的發(fā)泡劑是水、正戊烷、異戊烷、環(huán)戊烷及二氯甲烷的一種或是幾種； 其中所述的催化劑A是三亞乙基二胺、雙(二甲氨基乙基)醚、辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫的一種或是幾種； 其中所述的催化劑B，是無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸的混合物，無(wú)機(jī)酸是硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸的一種或是幾種，有機(jī)酸是苯磺酸、草酸、甲苯磺酸、乙酸的一種或是幾種。
4.權(quán)利要求1所述的一種可再生資源基外墻保溫材料的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行: (1)按照異氰酸酯指數(shù)R=CN0/0H=0.95~1.35 (摩爾比)，取100份中包含了上述摩爾比的生物多元醇和多亞甲基多苯基異氰酸酯； (2)將生物多元醇在100~180°C條件下，與5~30份改性劑反應(yīng)，制備改性生物多元醇，以此來(lái)改進(jìn)與甲階酚醛樹(shù)脂的相容性； (3)往改性生物多元醇添加計(jì)量開(kāi)孔劑、均泡劑、發(fā)泡劑、催化劑A、催化劑B后，攪拌均勻備用，接著加入甲階酚醛樹(shù)脂10~40份，攪拌均勻備用； (4)最后加入計(jì)量多亞甲基多苯基異氰酸酯，快速攪拌均勻，澆注到預(yù)熱并涂有脫模劑的平板模具中，在30~60°C下發(fā)泡30min，熟化lh，出模成聚氨酯/酚醛樹(shù)脂復(fù)合保溫板材。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可再生資源基外墻保溫材料的制備方法，其中步驟(2)中所述改性劑為9，10- 二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可再生資源基外墻保溫材料的制備方法，其特征在于其中步驟(2)所述溫度是100~180°C。
【文檔編號(hào)】C08L75/14GK103483807SQ201310399691
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】王標(biāo)兵, 張楠, 李志超, 張獨(dú)伊, 張輝, 董思堃 申請(qǐng)人:常州大學(xué)