本發(fā)明屬于外墻體保溫材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚氨酯泡沫外墻保溫材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

我國正在制定一系列強(qiáng)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(jī)遇。然而聚氨酯硬泡是一種容易燃燒的有機(jī)材料，它在燃燒時釋放出大量有毒煙霧，可使人在短時間內(nèi)中毒和窒息。在我國pu泡沫塑料的實際使用中，火災(zāi)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(xué)根據(jù)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(yīng)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(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。

公開號為cn101435254a、cn100363578c和cn100443683c等文獻(xiàn)都報道了聚氨酯硬質(zhì)泡沫外墻保溫系統(tǒng)，基本上都包括基體墻面、防潮層、聚氨酯硬質(zhì)泡沫保溫層、界面層和修飾層，其關(guān)鍵技術(shù)都是變換界面層材料，以增強(qiáng)修飾層在聚氨酯硬質(zhì)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(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(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，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)的特點是結(jié)構(gòu)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(tǒng)具有阻火功能，其阻火功能的實現(xiàn)是通過界面砂漿和抹面聚合物砂漿阻隔作用來實現(xiàn)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(yù)聚物對酚醛樹脂進(jìn)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(zhì)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(xué)性能和粘接性能同聚氨酯體系是無法相比的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對目前國內(nèi)外結(jié)合聚氨酯硬泡保溫系統(tǒng)的存在的主要問題，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)到國標(biāo)b1級或更高的防火等級，單一的添加復(fù)合阻燃劑技術(shù)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(xué)性能相互矛盾的問題，本發(fā)明提出一種聚氨酯泡沫外墻保溫材料，該保溫材料提高阻燃性同時保持其優(yōu)異的力學(xué)性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種聚氨酯泡沫外墻保溫材料，由a組分和b組分組成，按照重量份數(shù)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、改性膨脹珍珠巖5～10份、催化劑1～4份、復(fù)合阻燃劑15～30份、穩(wěn)定劑1～3份以及發(fā)泡劑12～28份組成，b組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述改性膨脹珍珠巖主要由膨脹珍珠巖、氧化石墨烯與黏土制備而成，所述復(fù)合阻燃劑由氫氧化鎂、納米硅藻土、硅烷偶聯(lián)劑與直鏈飽和脂肪酸制備而成。

進(jìn)一步，所述復(fù)合阻燃劑的制備方法：

先將氫氧化鎂與納米硅藻土混合后，再加熱至90～110℃后加入硅烷偶聯(lián)劑，邊攪拌，反應(yīng)時間為10～15min，然后冷卻至45～55℃，加入直鏈飽和脂肪酸后攪拌均勻，冷卻至室溫即可。

進(jìn)一步，所述硅烷偶聯(lián)劑為kh570、kh792或者dl602。

進(jìn)一步，所述改性膨脹珍珠巖的制備方法：

將氧化石墨烯與膨脹珍珠巖混合的混合物，向混合物中加入混合物重量5～10倍的水，攪拌均勻后，加入占混合物重量15～30％的黏土，繼續(xù)攪拌，然后撈取漂浮在水上的膨脹珍珠巖并且于105℃～120℃的條件下烘至恒重，然后冷卻到室溫，即得到改性膨脹珍珠巖。

進(jìn)一步，所述發(fā)泡劑選自五氟丙烷、五氟丁烷與二氯乙烷中的一種或者多種。

進(jìn)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(jìn)一步，穩(wěn)定劑為聚醚改性有機(jī)硅氧烷。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種聚氨酯泡沫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)氧樹脂與聚醚多元醇預(yù)混合，同時加入改性膨脹珍珠巖、穩(wěn)定劑、催化劑、復(fù)合阻燃劑和發(fā)泡劑得到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(shù)為1.05～1.15，得到聚氨酯泡沫外墻保溫材料。

進(jìn)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(zhì)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復(fù)合阻燃劑能夠達(dá)到難燃級別(防火b1級)的有機(jī)材料，氧指數(shù)高達(dá)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(jié)合，優(yōu)勢互補(bǔ)，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(tuán)與異氰酸酯反應(yīng)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(jīng)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)明的有益效果：

1、本發(fā)明的復(fù)合阻燃劑采用由氫氧化鎂、納米硅藻土、硅烷偶聯(lián)劑與直鏈飽和脂肪酸制備而成的復(fù)合阻燃劑，其不僅提高了氫氧化鎂在聚氨酯中的分散性以及其與聚氨酯高分子鏈間的親和性，對氫氧化鎂的阻燃效果起到增效作用，同時降低由于無機(jī)填料過多對保溫材料力學(xué)性能降低帶來的危害。使得產(chǎn)品同時具有較高的阻燃性能和優(yōu)異的力學(xué)性能。

2、本發(fā)明的膨脹珍珠巖經(jīng)過氧化石墨烯與黏土的改性，泡沫起發(fā)快，泡沫成長動力能夠有效克服膨脹珍珠巖的重力阻力，聚氨酯形成的泡沫結(jié)構(gòu)理想，而且能夠與阻燃劑實現(xiàn)良好復(fù)合，保持了優(yōu)異的壓縮性能與絕熱性能，導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)0.028～0.032w/m·k。

具體實施方式

實施例1

復(fù)合阻燃劑的制備方法：先將氫氧化鎂與納米硅藻土混合后，再加熱至90℃后加入kh570，邊攪拌，反應(yīng)時間為15min，然后冷卻至55℃，加入直鏈飽和脂肪酸后攪拌均勻，冷卻至室溫即可。

改性膨脹珍珠巖的制備方法：

將氧化石墨烯與膨脹珍珠巖混合的混合物，向混合物中加入混合物重量8倍的水，攪拌均勻后，加入占混合物重量20％的黏土，繼續(xù)攪拌，然后撈取漂浮在水上的膨脹珍珠巖并且于110℃的條件下烘至恒重，然后冷卻到室溫，即得到改性膨脹珍珠巖。

實施例2

復(fù)合阻燃劑的制備方法：先將氫氧化鎂與納米硅藻土混合后，再加熱至110℃后加入dl602，邊攪拌，反應(yīng)時間為15min，然后冷卻至50℃，加入直鏈飽和脂肪酸后攪拌均勻，冷卻至室溫即可。

改性膨脹珍珠巖的制備方法：

將氧化石墨烯與膨脹珍珠巖混合的混合物，向混合物中加入混合物重量5倍的水，攪拌均勻后，加入占混合物重量15％的黏土，繼續(xù)攪拌，然后撈取漂浮在水上的膨脹珍珠巖并且于105℃的條件下烘至恒重，然后冷卻到室溫，即得到改性膨脹珍珠巖。

實施例3

復(fù)合阻燃劑的制備方法：先將氫氧化鎂與納米硅藻土混合后，再加熱至100℃后加入kh792，邊攪拌，反應(yīng)時間為10min，然后冷卻至45℃，加入直鏈飽和脂肪酸后攪拌均勻，冷卻至室溫即可。

改性膨脹珍珠巖的制備方法：

將氧化石墨烯與膨脹珍珠巖混合的混合物，向混合物中加入混合物重量10倍的水，攪拌均勻后，加入占混合物重量30％的黏土，繼續(xù)攪拌，然后撈取漂浮在水上的膨脹珍珠巖并且于120℃的條件下烘至恒重，然后冷卻到室溫，即得到改性膨脹珍珠巖。

實施例4

一種聚氨酯泡沫外墻保溫材料，由a組分和b組分組成，按照重量份數(shù)計算，a組分由酚醛樹脂2份、溴化環(huán)氧樹脂12份、聚醚多元醇70份、實施例1的改性膨脹珍珠巖7份、月桂酸二丁基錫2份、實施例1的復(fù)合阻燃劑24份、聚醚改性有機(jī)硅氧烷2份以及五氟環(huán)戊烷20份組成，b組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，a組分與b組分的混合重量比為1∶1。

制備方法：

將酚醛樹脂、溴化環(huán)氧樹脂、聚醚多元醇預(yù)混合，同時加入實施例1的改性膨脹珍珠巖、聚醚改性有機(jī)硅氧烷、月桂酸二丁基錫、實施例1的復(fù)合阻燃劑和五氟環(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(shù)為1.05，得到聚氨酯泡沫外墻保溫材料。

實施例5

一種聚氨酯泡沫外墻保溫材料，由a組分和b組分組成，按照重量份數(shù)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80份、實施例2的改性膨脹珍珠巖5份、辛酸亞錫1份、實施例2的復(fù)合阻燃劑15份、聚醚改性有機(jī)硅氧烷1～3份以及環(huán)戊烷12份組成，b組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，a組分與b組分的混合重量比為1∶1.4。

制備方法：

將酚醛樹脂、溴化環(huán)氧樹脂、聚醚多元醇預(yù)混合，同時加入實施例2的改性膨脹珍珠巖、聚醚改性有機(jī)硅氧烷、辛酸亞錫、實施例2的復(fù)合阻燃劑和環(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(shù)為1.1，得到聚氨酯泡沫外墻保溫材料。

實施例6

一種聚氨酯泡沫外墻保溫材料，由a組分和b組分組成，按照重量份數(shù)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60份、實施例3的改性膨脹珍珠巖10份、二乙酸二辛基錫4份、實施例3的復(fù)合阻燃劑30份、聚醚改性有機(jī)硅氧烷3份以及二氯乙烷28份組成，b組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，a組分與b組分的混合重量比為1∶1.8。

制備方法：

將酚醛樹脂、溴化環(huán)氧樹脂、聚醚多元醇預(yù)混合，同時加入實施例3的改性膨脹珍珠巖、聚醚改性有機(jī)硅氧烷、二乙酸二辛基錫、實施例3的復(fù)合阻燃劑和環(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(shù)為1.15，得到聚氨酯泡沫外墻保溫材料。

試驗例

將實施例4-6制備得到的聚氨酯泡沫外墻保溫材料進(jìn)行抗壓強(qiáng)度以及氧化指數(shù)等性能測定，結(jié)果見表1。

表1實施例4-6保溫材料性能參數(shù)

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(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。