本發(fā)明屬于外墻體保溫材料技術領域，具體涉及一種聚氨酯硬泡外墻保溫材料及其制備方法。
背景技術：
我國正在制定一系列強制性的建筑節(jié)能措施，這無疑給PU泡沫塑料在建筑節(jié)能中大規(guī)模使用創(chuàng)造了一個發(fā)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(fā)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(jié)能中獲得大規(guī)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(xù)發(fā)展的關鍵因素之一。
公開號為CN 101435254A、CN 100363578C和CN 100443683C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。
專利ZL200610043347.X、提出了一種聚氨酯硬泡外墻外保溫系統材料，包括聚氨酯防潮底漆、聚氨酯硬體材料、界面劑、內含玻璃纖維網格布的抗裂聚合物水泥砂漿和飾面涂料。其特點是解決了外墻保溫墻面裂縫的產生，提高了表面平整度和裝飾性。但是該專利對材料的防火阻燃性沒有提及，保溫體系也沒有防火阻燃的相關措施。另外的相關專利ZL200810204580.0提出了一種噴涂型聚氨酯外墻保溫系統及其施工方法，聚氨酯直接噴涂于涂有防潮底漆的基層墻面上，聚氨酯硬泡外設有找平層，找平層和聚氨酯硬泡間設有界面砂漿，找平層外設有耐堿網格布，網格布外是抹面砂漿。此保溫系統的特點是結構簡單施工快捷，可有效的防止墻面空鼓、開裂、滲水等缺陷。該專利提出系統具有阻火功能，其阻火功能的實現是通過界面砂漿和抹面聚合物砂漿阻隔作用來實現的，對聚氨酯硬泡材料本身的防火阻燃沒有提及，而聚氨酯硬泡本身的防火阻燃性不好，將影響了整個體系的防火阻燃效果。專利CN200810105000.2公開了一種聚氨酯/酚醛泡沫保溫材料的制備方法，采用異氰酸酯與聚醚多元醇的預聚物對酚醛樹脂進行改性，添加表面活性劑、發(fā)泡劑，在室溫下自由發(fā)泡，制備聚氨酯/酚醛泡沫保溫材料，所得泡沫保溫材料具有表面粉化小、韌性好、耐火性能好等優(yōu)點。然而該體系從本質上說是一種用聚氨酯增加柔韌性的酚醛樹脂發(fā)泡體系，其力學性能和粘接性能同聚氨酯體系是無法相比的。
技術實現要素：
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，結合目前聚氨酯硬泡防火阻燃技術的研究進展，聚氨酯保溫材料達到國標B1級或更高的防火等級，單一的添加阻燃劑技術不能解決問題，并且存在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，本發(fā)明提出一種聚氨酯硬泡外墻保溫材料，該保溫材料提高阻燃性同時保持其優(yōu)異的力學性能。
本發(fā)明的技術方案是這樣實現的：
一種聚氨酯硬泡外墻保溫材料，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、溴化環(huán)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、阻燃劑15～30份、穩(wěn)定劑1～3份以及發(fā)泡劑15～30份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述發(fā)泡劑由環(huán)戊烷1～5份、五氟環(huán)戊烷6～12份與二氯乙烷2～6份組成。
進一步，溴化環(huán)氧樹脂由四溴雙酚與環(huán)氧氯丙烷為原料制備得到，其環(huán)氧當量為450～480g/eq，溴含量為48～52wt％。
進一步，所述催化劑為月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、醋酸錫、二乙酸二丁基錫或二乙酸二辛基錫。
進一步，所述阻燃劑為磷酸三(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。
進一步，穩(wěn)定劑為聚醚改性有機硅氧烷。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種聚氨酯硬泡外墻保溫材料的制備方法，包括以下步驟：將酚醛樹脂、溴化環(huán)氧樹脂、聚醚多元醇、二氯乙烷與五氟環(huán)戊烷預混合，同時加入氧化石墨烯、穩(wěn)定劑、催化劑、阻燃劑和環(huán)戊烷得到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(fā)泡，異氰酸酯指數為1.05～1.15，得到聚氨酯硬泡外墻保溫材料。
進一步，A組分與B組分的混合重量比為1∶1～1.8。
本發(fā)明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(wěn)定性好等特點，是唯一一種不用添加阻燃劑能夠達到難燃級別(防火B(yǎng)1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?zhí)柯屎头恿u基的自由基捕獲作用，在本發(fā)明中將酚醛樹脂和聚氨酯結合，優(yōu)勢互補，可以明顯提高聚氨酯硬泡的阻燃性能。
本發(fā)明采用環(huán)氧樹脂改性聚氨酯硬泡的主要目的為環(huán)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(huán)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(huán)氧樹脂會降低聚氨酯硬泡的阻燃性能，因此本發(fā)明采用已經市場化的阻燃性環(huán)氧樹脂溴化環(huán)氧樹脂，即提高聚氨酯硬泡的耐熱性又提高其阻燃性。
本發(fā)明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(huán)氧化合物開環(huán)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。
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型阻燃劑，與聚氨酯體系相容性好，加入后體系能保持長時間的穩(wěn)定性，并且對聚氨酯硬泡本身的力學性能影響較小，在聚氨酯硬泡系統中使用阻燃抑煙效果顯著。
本發(fā)明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保溫材料更耐老化，通透性更好。根據DIN EN50147-1，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
本發(fā)明的有益效果是產品同時具有較高的阻燃性能和優(yōu)異的力學性能。
具體實施方式
實施例1
一種聚氨酯硬泡外墻保溫材料，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、溴化環(huán)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、甲基磷酸二甲酯15份、聚醚改性有機硅氧烷1份以及發(fā)泡劑15份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述發(fā)泡劑由環(huán)戊烷1份、五氟環(huán)戊烷6份與二氯乙烷4份組成。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(huán)氧樹脂、聚醚多元醇、二氯乙烷與五氟環(huán)戊烷預混合，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、甲基磷酸二甲酯和環(huán)戊烷得到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(fā)泡，異氰酸酯指數為1.05，得到聚氨酯硬泡外墻保溫材料。
實施例2
一種聚氨酯硬泡外墻保溫材料，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、溴化環(huán)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、磷酸三(2-氯乙基)酯24份、聚醚改性有機硅氧烷2份以及發(fā)泡劑24份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述發(fā)泡劑由環(huán)戊烷3份、五氟環(huán)戊烷9份與二氯乙烷2份組成。A組分與B組分的混合重量比為1∶1.4。
制備方法，包括以下步驟：將酚醛樹脂、溴化環(huán)氧樹脂、聚醚多元醇、二氯乙烷與五氟環(huán)戊烷預混合，同時加入氧化石墨烯、聚醚改性有機硅氧烷、辛酸亞錫、磷酸三(2-氯乙基)酯和環(huán)戊烷得到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(fā)泡，異氰酸酯指數為1.1，得到聚氨酯硬泡外墻保溫材料。
實施例3
一種聚氨酯硬泡外墻保溫材料，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4份、溴化環(huán)氧樹脂16份、聚醚多元醇80份、氧化石墨烯10份、二乙酸二辛基錫4份、三溴新戊醇30份、聚醚改性有機硅氧烷3份以及發(fā)泡劑30份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述發(fā)泡劑由環(huán)戊烷5份、五氟環(huán)戊烷12份與二氯乙烷6份組成。A組分與B組分的混合重量比為1∶1.8。
制備方法，包括以下步驟：將酚醛樹脂、溴化環(huán)氧樹脂、聚醚多元醇、二氯乙烷與五氟環(huán)戊烷預混合，同時加入氧化石墨烯、聚醚改性有機硅氧烷、二乙酸二辛基錫、三溴新戊醇和環(huán)戊烷得到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(fā)泡，異氰酸酯指數為1.15，得到聚氨酯硬泡外墻保溫材料。
實施例4
將實施例1-3制備得到的聚氨酯硬泡外墻保溫材料進行抗壓強度以及氧化指數等性能測定，結果見表1。
表1實施例1-3保溫材料性能參數
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。