本發(fā)明涉及一種表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料及制備方法，屬于聚氨酯復(fù)合材料的生產(chǎn)及技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著近年來(lái)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民生活水平和工業(yè)化水平的不斷提高，對(duì)于能源的消耗量，尤其是石油，煤炭等不可再生能源的消耗量不斷增加，客觀上對(duì)于節(jié)能提出了更高的要求。在我國(guó)的總能耗中，建筑能耗占比在百分之三十以上，而我國(guó)現(xiàn)有建筑的單位面積耗電是發(fā)達(dá)國(guó)家的兩到三倍。建筑能耗中，絕大部分都被用來(lái)進(jìn)行采暖與空調(diào)制冷。隨著人民對(duì)更高水平生活需求的不斷增加，采暖與空調(diào)設(shè)施的家庭普及率也逐漸增高，相應(yīng)的建筑能耗的也會(huì)隨之增加。若占建筑物絕大多數(shù)面積的墻體的導(dǎo)熱系數(shù)過(guò)大，熱量會(huì)更快的經(jīng)由建筑物墻體傳導(dǎo)，加重建筑物采暖或者制冷的負(fù)擔(dān)，直接導(dǎo)致能源的消耗。此種情況下，對(duì)于一種合適保溫材料的需要就顯得格外重要。目前市場(chǎng)上的保溫隔熱材料主要有：

無(wú)機(jī)墻體保溫材料以巖棉，玻璃棉，保溫砂漿等為主，無(wú)機(jī)保溫材料的優(yōu)勢(shì)在于其具有良好的防火阻燃性能，同時(shí)具有良好的耐候，耐酸堿，耐腐蝕，與墻體基層結(jié)合性能較好，可以適用于民用，工業(yè)，易燃易爆等多種場(chǎng)所，具有廣泛的適用范圍。但是，無(wú)機(jī)保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)普遍較高，吸濕性大，抗凍能力不足。其中，珍珠巖是無(wú)機(jī) 保溫和阻燃材料中常用的原料之一。其特點(diǎn)是具有絕佳的防火能力，同時(shí)具有多孔結(jié)構(gòu)，一方面極大的降低了最終產(chǎn)品的密度；另一方面孔洞內(nèi)部的空氣起到了隔熱保溫的效果，降低了最終制品的導(dǎo)熱系數(shù)。

有機(jī)墻體保溫材料主要有發(fā)泡聚苯板，擠塑聚苯板，聚氨酯等，其優(yōu)點(diǎn)在于保溫性能良好，易于加工運(yùn)輸，密度較輕，施工簡(jiǎn)便。但其容易起火燃燒，一旦出現(xiàn)明火很難控制，容易造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。同時(shí)，保溫性能良好的聚氨酯類材料成本較高，也限制了其使用范圍。

由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和節(jié)能減排的客觀需要，墻體保溫材料具有廣泛的市場(chǎng)潛力。有機(jī)類墻體保溫材料由于技術(shù)成熟簡(jiǎn)單，成本低廉，短時(shí)間仍然沒(méi)有較好的替代產(chǎn)品可以選用。因而從我國(guó)的國(guó)情與市場(chǎng)的前景出發(fā)，研究人員將聚氨酯類有機(jī)材料同珍珠巖類無(wú)機(jī)材料進(jìn)行復(fù)合，結(jié)合有機(jī)無(wú)機(jī)保溫材料的優(yōu)點(diǎn)，規(guī)避兩者的缺點(diǎn)開(kāi)發(fā)一種新型的防火復(fù)合保溫材料將具有深遠(yuǎn)的影響。

珍珠巖和聚氨酯材料的復(fù)合一直是保溫材料研究的熱點(diǎn)。然而因?yàn)檎渲閹r表面特點(diǎn)，導(dǎo)致在聚氨酯發(fā)泡過(guò)程中的復(fù)合往往會(huì)引起發(fā)泡不良，發(fā)泡不均勻的情況出現(xiàn)，使得具有實(shí)用性配比的復(fù)合材料制備困難。

聚氨酯類有機(jī)發(fā)泡材料的發(fā)泡過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，其發(fā)泡過(guò)程主要是由氣泡成核、氣泡成長(zhǎng)、微相分離、熟化聚合四個(gè)階段組成的。其中氣泡成核過(guò)程并不是因?yàn)榉磻?yīng)生成的二氧化碳過(guò)飽 和而析出的，而是在攪拌時(shí)引入的空氣分散所引入的生長(zhǎng)核點(diǎn)附近聚集而產(chǎn)生的。在整個(gè)成核、成長(zhǎng)的過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)新的氣泡，反而有大量的氣泡消失。

由于珍珠巖類無(wú)機(jī)材料具有特殊的內(nèi)部和表面結(jié)構(gòu)，其比表面積很大，在和聚氨酯類有機(jī)發(fā)泡材料復(fù)合過(guò)程中，一方面會(huì)由于虹吸效應(yīng)吸附大量的聚氨酯原料，這些原料吸附在珍珠巖材料內(nèi)部，并不會(huì)對(duì)整個(gè)發(fā)泡過(guò)程做出貢獻(xiàn)，如果是珍珠巖與聚氨酯類某種成分預(yù)混，反而會(huì)導(dǎo)致吸附的原料被封閉在珍珠巖內(nèi)部，造成原料的實(shí)質(zhì)性的浪費(fèi)。另一方面，較大的比表面積會(huì)給聚氨酯內(nèi)部帶入大量聚集在珍珠巖表面的氣泡生長(zhǎng)核點(diǎn)，導(dǎo)致發(fā)泡過(guò)程不均勻，集中在珍珠巖表面，使得整個(gè)復(fù)合過(guò)程泡沫密度不足。為了避免這種情況的出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料，現(xiàn)有技術(shù)的處理方式為：

CN2096687U、CN2205303Y等專利采用聚氨酯發(fā)泡材料包覆珍珠巖材料的方式，即兩種材料兩相分離。這種方式的確避免了珍珠巖對(duì)聚氨酯發(fā)泡過(guò)程的負(fù)面影響，然而生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，而且產(chǎn)品中存在較大的兩相界面，在外界條件的影響下很難不產(chǎn)生相分離的情況，使材料失效。

CN101139186A中采用的方式為以珍珠巖為骨料，采用工藝噴灑聚氨酯料，使用聚氨酯為粘結(jié)劑制備復(fù)合材料。這種材料本質(zhì)是將現(xiàn)有的珍珠巖保溫材料中的無(wú)機(jī)粘結(jié)劑替換為聚氨酯，不但成本提高，而且聚氨酯材料并沒(méi)有發(fā)泡，未能起到降低成本，提高保溫能力，降低材料密度的作用。

CN103467701A、CN101130629A等專利中將不同粒徑的珍珠巖按照不同比例同聚氨酯進(jìn)行復(fù)合，然而因?yàn)椴](méi)有從實(shí)質(zhì)上解決珍珠巖對(duì)發(fā)泡過(guò)程的影響，所以產(chǎn)品的保溫性能較差、密度較大，同時(shí)成本也較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明以解決上述問(wèn)題為目的，提供一種表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料及制備方法，該表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料是通過(guò)水性丙烯酸類乳液等對(duì)膨脹珍珠巖進(jìn)行表面封閉處理后，再與聚氨酯等有機(jī)發(fā)泡材料進(jìn)行填充復(fù)合，制備聚氨酯發(fā)泡復(fù)合材料的一種復(fù)合保溫材料，很大程度上消除了珍珠巖對(duì)于聚氨酯發(fā)泡過(guò)程的影響，制備成了保溫性能良好、密度較輕的材料，降低了成本，提升了材料性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料，由如下原料按質(zhì)量份額組成：水性丙烯酸類乳液2-20份，助劑A0.1-20份，膨脹珍珠巖100-150份，聚氨酯A料異氰酸酯75-450份，聚氨酯B料多元醇60-400份，助劑B30-200份，所述水性丙烯酸類乳液的固含量為40-60％。

進(jìn)一步地，所述水性丙烯酸類乳液為丙烯酸酯類高分子共聚物乳液、具有反應(yīng)性基團(tuán)的丙烯酸酯共聚物的高分子乳液、自交聯(lián)型丙烯酸酯共聚乳液、反應(yīng)性丙烯酸酯多元共聚乳液、反應(yīng)性自交聯(lián)型丙烯酸酯乳液、復(fù)合型乳化體系丙烯酸酯類共聚物乳液、甲基丙烯酸甲酯、 丙烯酸丁酯、丙烯酰胺三元共聚乳液、丙烯酸丁酯與丙烯晴共聚物乳液、丙烯酸酯類的共聚物乳液、丙烯酸及其酯類的共聚高分子化合物中的一種或幾種。

進(jìn)一步地，所述水性丙烯酸類乳液為丙烯酸酯類高分子共聚物乳膠粉、丙烯酸酯類高分子均聚物乳膠粉、丙烯酸及丙烯酸酯衍生物類高分子共聚物乳膠粉的一種或幾種與水混合調(diào)制成。

優(yōu)選地，所述水性丙烯酸類乳液為固含量為35～55％的丙烯酸酯類高分子共聚物乳液。

進(jìn)一步地，所述助劑A為水、偶聯(lián)劑、憎水劑、乳液成膜助劑其中的一種或幾種；所述膨脹珍珠巖采用顆粒直徑在0.5-15mm的開(kāi)孔膨脹珍珠巖、閉孔膨脹珍珠巖的一種或兩種的混合物；所述助劑B為物理發(fā)泡劑、阻燃劑、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑與乳液成膜助劑按照質(zhì)量比為1：1的比例混合配制，所述膨脹珍珠巖為直徑1-3mm閉孔膨脹珍珠巖，所述助劑B為不含鹵素的阻燃劑、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑、物理發(fā)泡劑按照質(zhì)量比為5：1：1：10比例混合配制。

進(jìn)一步地，所述催化劑為聚氨酯發(fā)泡用胺化合物或有機(jī)金屬化合物催化劑。

一種表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料的制備方法，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

a、按照質(zhì)量份額配比稱取上述表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料的各個(gè)組分；

b、將稱取的助劑A與所述水性丙烯酸類乳液均勻混合后，通過(guò)使用噴灑或浸入的方式使膨脹珍珠巖與之均勻混合后，將膨脹珍珠巖震動(dòng)干燥，對(duì)膨脹珍珠巖進(jìn)行封閉處理；

c、將所述步驟b封閉處理后的膨脹珍珠巖與聚氨酯A料異氰酸酯、聚氨酯B料多元醇、助劑B進(jìn)行混合發(fā)泡處理，澆筑成型，20分鐘后熟化脫模得到表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料。

進(jìn)一步地，所述步驟c的混合發(fā)泡處理可以將所述步驟b封閉處理后的珍珠巖先與聚氨酯B料多元醇均勻混合后，再與所述聚氨酯A料異氰酸酯、助劑B進(jìn)行混合發(fā)泡。

本發(fā)明的有益效果是：

根據(jù)本發(fā)明表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料的配方而相應(yīng)設(shè)定的各個(gè)設(shè)性能參數(shù)均為得到性能更為優(yōu)異和穩(wěn)定的聚氨酯珍珠巖復(fù)合保溫材料發(fā)揮了各自的作用，將各個(gè)參數(shù)設(shè)置等加和形成一個(gè)完整的制備體系，并配合本發(fā)明所公開(kāi)的配方時(shí)，則可以得到性能最為優(yōu)異和穩(wěn)定的珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料。

本發(fā)明通過(guò)對(duì)珍珠巖進(jìn)行表面封閉的預(yù)處理方式，提高了復(fù)合材料的發(fā)泡效果，增大了珍珠巖在復(fù)合配比范圍，制備了密度低，保溫性能好，并且具有阻燃和抗壓縮性能的珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料，降低了成本，提升了材料性能。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但發(fā)明保護(hù)內(nèi)容不局限于所述實(shí)施例：

實(shí)施例1

一種表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料，由如下原料按質(zhì)量份額組成：水性丙烯酸類乳液2份，助劑A0.1份，膨脹珍珠巖100份，聚氨酯A料異氰酸酯75份，聚氨酯B料多元醇60份，助劑B30份。

所述水性丙烯酸類乳液為固含量為35％的丙烯酸酯類高分子共聚物乳液。

所述助劑A為偶聯(lián)劑與乳液成膜助劑按照質(zhì)量比為1：1的比例混合配制，所述膨脹珍珠巖為直徑1mm的閉孔膨脹珍珠巖，所述助劑B為不含鹵素的阻燃劑、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑三乙胺、物理發(fā)泡劑按照質(zhì)量比為5：1：1：10比例混合配制。

一種表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料的制備方法，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

a、按照質(zhì)量份額配比稱取上述表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料的各個(gè)組分；

b、將稱取的助劑A與所述水性丙烯酸類乳液均勻混合后，通過(guò)使用噴灑或浸入的方式使膨脹珍珠巖與之均勻混合后，將膨脹珍珠巖震動(dòng)干燥，對(duì)膨脹珍珠巖進(jìn)行封閉處理；

c、將所述步驟b封閉處理后的膨脹珍珠巖與聚氨酯A料異氰酸酯、聚氨酯B料多元醇、助劑B進(jìn)行混合發(fā)泡處理，澆筑成型，20分鐘后熟化脫模得到表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1不同之處在于：

一種表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料，由如下原料按質(zhì)量份額組成：水性丙烯酸類乳液15份，助劑A0.5份，膨脹珍珠巖120份，聚氨酯A料異氰酸酯300份，聚氨酯B料多元醇300份，助劑B150份，所述水性丙烯酸類乳液的固含量為40％。

所述水性丙烯酸類乳液為具有反應(yīng)性基團(tuán)的丙烯酸酯共聚物的高分子乳液。

所述助劑A為偶聯(lián)劑與乳液成膜助劑按照質(zhì)量比為1：1的比例混合配制，所述膨脹珍珠巖為直徑3mm的閉孔膨脹珍珠巖，所述助劑B為不含鹵素的阻燃劑、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑三乙胺、物理發(fā)泡劑按照質(zhì)量比為5：1：1：10比例混合配制。

實(shí)施例3

與實(shí)施例1不同之處在于：

一種表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料，由如下原料按質(zhì)量份額組成：水性丙烯酸類乳液20份，助劑A20份，膨脹珍珠巖150份，聚氨酯A料異氰酸酯450份，聚氨酯B料多元醇400份，助劑200份。

所述水性丙烯酸類乳液為固含量為55％的丙烯酸酯類高分子共聚物乳液。

所述助劑A為偶聯(lián)劑與乳液成膜助劑按照質(zhì)量比為1：1的比例混合配制，所述膨脹珍珠巖為直徑0.5mm的開(kāi)孔膨脹珍珠巖，所述助劑B為不含鹵素的阻燃劑、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑二丁基錫二月桂酸、 物理發(fā)泡劑按照質(zhì)量比為5：1：1：10比例混合配制。

一種表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料的制備方法，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

與實(shí)施例1不同之處在于：

所述步驟c為將所述步驟b封閉處理后的珍珠巖先與聚氨酯B料多元醇均勻混合后，再與所述聚氨酯A料異氰酸酯、助劑B進(jìn)行混合發(fā)泡。

實(shí)施例4

與實(shí)施例1的不同之處在于：

一種表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料，由如下原料按質(zhì)量份額組成：水性丙烯酸類乳液10份，助劑A5份，膨脹珍珠巖100份，聚氨酯A料異氰酸酯90份，聚氨酯B料多元醇90份，助劑B100份。

所述水性丙烯酸類乳液為東聯(lián)乳液BA-205，固含量50±1％。

所述助劑A為偶聯(lián)劑與乳液成膜助劑按照質(zhì)量比為1：1的比例混合配制，所述膨脹珍珠巖為直徑1mm的閉孔膨脹珍珠巖，所述助劑B為不含鹵素的阻燃劑、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑三乙醇胺、物理發(fā)泡劑按照質(zhì)量比為5：1：1：10比例混合配制。

實(shí)施例5

與實(shí)施例1不同之處在于：

一種表面封閉珍珠巖填充聚氨酯復(fù)合保溫材料，由如下原料按質(zhì)量份額組成：水性丙烯酸類乳液5份，助劑A15份，膨脹珍珠巖140 份，聚氨酯A料異氰酸酯100份，聚氨酯B料多元醇100份，助劑B50份，所述水性丙烯酸類乳液的固含量為60％。

所述水性丙烯酸類乳液為丙烯酸酯類高分子共聚物乳膠粉與水混合調(diào)制成。

所述助劑A為偶聯(lián)劑與乳液成膜助劑按照質(zhì)量比為1：1的比例混合配制，所述膨脹珍珠巖為直徑15mm的閉孔膨脹珍珠巖，所述助劑B為不含鹵素的阻燃劑、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑三乙醇胺、物理發(fā)泡劑按照質(zhì)量比為5：1：1：10比例混合配制。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施實(shí)例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍。凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍之內(nèi)。