一种高阻燃型聚氨酯保温板及其制备方法.pdf

本发明涉及一种高阻燃型聚氨酯保温板及其制备方法，本发明涉及的聚氨酯硬泡保温材料的原料配方为：1)二苯基甲烷二异氰酸酯和2)组合聚醚多元醇，其中，该组合聚醚多元醇的原料配方为：聚醚多元醇、阻燃聚醚多元醇、二甲基硅油、三乙醇胺、催化剂、阻燃剂、发泡剂，本发明保温板具备了优秀的阻燃性能，阻燃等级达到B1级。

1.  一种高阻燃的聚氨酯硬泡保温材料，其特征在于：该聚氨酯硬泡保温材料的原料配方 为：
1)、二苯基甲烷二异氰酸酯  150-220份（质量份数）；
2)、组合聚醚多元醇，该组合聚醚多元醇的原料配方为：


2.  根据权利要求1所述一种高阻燃的聚氨酯硬泡保温材料，其特征在于：所述的组分A： 聚醚多元醇为：羟值为450±30KOHmg/g，粘度(25℃)3500-5000mPa.s的聚醚多元醇。

3.  根据权利要求1或2所述一种高阻燃的聚氨酯硬泡保温材料，其特征在于：所述的 组分B：阻燃聚醚多元醇为：羟值为330±20mgKOH/g，粘度（25℃）7000±1000mPa.s的阻 燃聚醚多元醇。

4.  根据权利要求1-3任一项所述一种高阻燃的聚氨酯硬泡保温材料，其特征在于：所述 的组合聚醚多元醇由包括如下步骤的方法制备得到：将聚醚多元醇25-40份、阻燃聚醚多元 醇7.7-12.1份、二甲基硅油0.5-1.5份、三乙醇胺0.5-1.5份、催化剂4.5-6.5份、阻燃剂30-37 份、发泡剂7.9-11.6份投入反应釜，恒温30℃搅拌两小时后，避光静置8小时，即得组合聚 醚多元醇。

5.  根据权利要求1或2所述一种高阻燃的聚氨酯硬泡保温材料，其特征在于：所述的催化 剂为胺类催化剂、油酸钾类催化剂、有机金属盐类催化剂三者的混合物。

6.  根据权利要求1或2所述一种高阻燃的聚氨酯硬泡保温材料，其特征在于：所述的阻 燃剂为：甲基膦酸二甲酯（DMMP）与三（氯异丙基）磷酸酯（TCPP）以质量份3比1混合 的混合物。

7.  根据权利要求1或2所述一种高阻燃的聚氨酯硬泡保温材料，其特征在于：该聚氨酯硬 泡保温材料的原料配方为：
1)、二苯基甲烷二异氰酸酯  180份（质量份数）；
2)、组合聚醚多元醇，该组合聚醚多元醇的原料配方为：


8.  一种制备新型高阻燃型聚氨酯保温板的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将权 利要求1-7任一项所述组合聚醚多元醇与权利要求1-7任一项所述二苯基甲烷二异氰酸酯按照 所述比例混合反应，再与上下层卷材进行复合制备得到该保温板。

一种高阻燃型聚氨酯保温板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种外墙保温技术，特别涉及一种高阻燃型聚氨酯保温板及其制备方法。
背景技术
现有的外墙保温技术中，以岩棉、EPS和XPS板、酚醛板为主，在一些地区普通聚氨酯板 也进入了应用阶段。但是以上材料由于其本身的性能缺点，现在已经不能符合经济社会的发 展需要。
岩棉板的主要成分为玄武矿渣成分，其主要生产是由高熔炉使其矿石成分充分融化， 经高速离心棍甩丝，形成岩棉絮棉，高速鼓风机使其喷吹冷却成型，在喷吹过程中添加一 定比例的高效粘合剂，（憎水岩棉板的生产区别就在于，高效粘合剂的防水性区别，憎水岩 棉板在生产时将高效憎水剂添加于粘合剂中，使生产的岩棉板制品达到高效的憎水防火性） 均匀布棉由大型摆锤设备，使其岩棉胶棉呈三维布棉状态，平均分布与履带上。由履带将 布好的岩棉传送至压力设备中，使其形成一定密度的岩棉板，后经高温烘干炉，使其喷吹 到岩棉里的高效粘合剂高效作用，将岩棉粘合为一个整体，岩棉板经高温烘干后，送纸冷 却出风口出，使其冷却。在经履带传送至切割设备中，切割设备根据不同规格，对于切割 尺寸相应调整，采用纵向切割法，使其形成长度岩棉板，后经平行运动切割锯片，速度与 传送带相同行进，采用横向切割，使其形成规格相同的岩棉板；高风吹渣后平行重叠，使 其达到包装厚度，经全自动热缩包装机，把岩棉板整体包装，经热收缩炉，使其包装收缩。
应用岩棉于外墙保温系统存在着诸多问题。岩棉是矿物棉的一种，本身资源有限，根据 专委会统计2010年，我国岩棉及其制品产量为86万吨，其中用于建筑领域的岩棉数量不足10 万吨，整体竣工面积不足30万平米，并且岩棉生产线投产周期长，一般国内一个岩棉厂从建 厂到运行需要两年左右的时间，因此，岩棉外保温使用量远远无法满足目前我国建筑节能的 要求。每立方米岩棉板造价远高于市场同类保温建材，考虑到我国建筑节能改造对保温材料 的巨大用量，因此，岩棉的价位同样不利于市场大面积推广使用。对人体危害：虽然岩棉的 防火性能可达a级，但因其对人体危害严重，存在着致癌问题，部分发达国家对岩棉的使用进 行了严格限制，长期吸入岩棉尘可导致支气管内膜炎和肺气肿，接触性皮炎等症状。从产业 人员健康方面考虑，应严格限制使用。耗能巨大：岩棉生产需对原材料进行重熔、纤维化， 这一过程会产生大量的废水、废气，并消耗大量能源，属高能耗、高污染产业，同我国节能 减排的整体发展态势不符。国产岩棉技术缺陷：国产“岩棉板”的性能较国外产品有很大差 距，主要表现在抗拉强度及吸水率方面，而这两项指标正是限制岩制板应用于外墙外保温系 统很关键的指标。影响这两项指标的原因在于纤维质量、粘结剂的含量与防水助剂，也和生 产设备及工艺条件相关。由于岩棉的憎水性，其应用于外墙保温中极易形成空腔，粉化，从 而达不到应有的保温效果。
酚醛保温板是将一定比例的树脂、发泡剂、表面活性剂混合均匀成为A料、然后利用酚醛 发泡机将A料和固化剂B料高速搅拌混合均匀后进入层压流水线发泡一段时间，固化成型后得 到酚醛泡沫。
酚醛树酯板表面强度非常低，不利于保证其粘结的可靠性。而且酚醛板易粉化等。不利 于外保温体系的抗裂性。高层若采用锚栓，将会破坏酚醛泡沫板的整体性，目前未找到较好 的解决方法。更为重要的是国内酚醛保温板配套施工技术尚不成熟，且没有足够的工程案例 证明其安全可靠性。
EPS板，是白色聚乙烯颗粒，按照规格自动加入到预发机中发泡至规定密度，进入陈 化仓陈化8小时以上；将陈化好的颗粒自动吸入板材成型机内，用模塑法发泡成型的板材 称为EPS。将成型好的板材推入60摄氏度蒸养室，5天出料即可。也可在室外放置42天。 再根据需要将大板切割成不同厚度的板材。
EPS板存在如下不足：不同季节，白天黑夜，墙体内外由于温差的变化，饰面砖会收到 三维方向温度应力的影响，在饰面层会产生局部应力集中，如在纵横墙体交界处；墙或屋面 与墙体连接处；大面积墙中部等位置应力集中，饰面层开裂引起面砖脱落，也有相邻砖局部 挤压变形引起面砖脱落。遇火易燃烧，保温性能差。隔热性能一般，吸水性也较大并且运输 成本较高，不利于远途运输。
XPS板，是用挤塑法成型的白色聚乙烯颗粒，其他过程与EPS板大体相同。
XPS板，在已完成的外保温工程中开裂现象比较普遍，开裂和脱落程度也较为严重。挤 塑板造成保温系统开裂和脱落有以下原因：与整个系统材料不配套、不相容。未经大型耐候 实验验证，在国际和国内的保温行业没有标准图集是业界都知道的事实。挤塑板虽然具有良 好的保温防水性，但由于其强度较高变形应力大、表面光滑、疏水，难以吸收粘结保温板的 胶粘剂，与墙体的粘贴附着性差。
目前在一些地区普通聚氨酯板也进入了应用阶段，普通硬泡聚氨酯保温板是用以胺类为 催化剂组合聚醚多元醇与异氰酸酯以一定的比例混合制成的，为一步反应。由于普通聚氨酯 为链状分子结构的先天缺陷，导致不论如何更改阻燃剂用量，其阻燃性能均难以达到B1级， 阻燃性能差是制约普通聚氨酯保温板应用的主要问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中外墙保温材料的不足，本发明采用了新的 反应路线、新的生产工艺，提供一种兼顾保温性能优良、易于大规模生产、机械性能达标的 条件下同时具备了优秀的阻燃性能，阻燃等级达到B1级的高阻燃的聚氨酯硬泡保温材料及其 制备方法。
本发明采用的技术方案:
一种高阻燃的聚氨酯硬泡保温材料，该聚氨酯硬泡保温材料的原料配方为：
1)、二苯基甲烷二异氰酸酯  150-220份（质量份数）；
2)、组合聚醚多元醇，该组合聚醚多元醇的原料配方为：

优选地，所述的组分A：聚醚多元醇为：羟值为450±30KOHmg/g，粘度 (25℃)3500-5000mPa.s的聚醚多元醇。更优选地，所述的组分A：聚醚多元醇为：外观为 黄色至橘黄色液体,无机械杂质，羟值为450±30KOHmg/g，水分≤0.15%，粘度 (25℃)3500-5000mPa.s，pH值7.0-9.0的聚醚多元醇。如中国石化集团资产经营管理有限 公司天津石化分公司生产的硬泡用聚醚多元醇。
优选地，所述的组分B：阻燃聚醚多元醇为：羟值为330±20mgKOH/g，粘度（25℃） 7000±1000mPa.s的阻燃聚醚多元醇。更优选地，所述的组分B：阻燃聚醚多元醇为：外观 为透明至淡黄色液体，无机械杂质，羟值为330±20mgKOH/g，粘度（25℃）7000±1000mPa.s， pH值7.0-9.0的阻燃聚醚多元醇。如山东联创节能新材料有限公司生产的硬泡用阻燃聚 醚多元醇。
优选地，所述的组合聚醚多元醇由包括如下步骤的方法制备得到：将聚醚多元醇25-40 份、阻燃聚醚多元醇7.7-12.1份、二甲基硅油0.5-1.5份、三乙醇胺0.5-1.5份、催化剂 4.5-6.5份、阻燃剂30-37份、发泡剂7.9-11.6份投入反应釜，恒温30℃搅拌两小时后，避 光静置8小时，即得组合聚醚多元醇。
优选地，所述的催化剂为胺类催化剂（较好的如A33、PC-8）、油酸钾类催化剂（较好的 如DMP-30，PC-41）或有机金属盐类催化剂（较好的为含有2价锡和4价锡的有机锡类）中一种 及两种以上的混合物。更优选地，所述的催化剂为胺类催化剂、油酸钾类催化剂、有机金属 盐类催化剂三者的混合物。
优选地，所述的阻燃剂为：甲基膦酸二甲酯（DMMP）与三（氯异丙基）磷酸酯（TCPP） 以质量份3比1混合的混合物。
优选地，所述的发泡剂为：氢氟烃类发泡剂。如发泡剂HFC141b、HFC245fa。
该聚氨酯硬泡保温材料的原料配方为：
1)、二苯基甲烷二异氰酸酯  180份（质量份数）；
2)、组合聚醚多元醇，该组合聚醚多元醇的原料配方为：

该聚氨酯硬泡保温材料是将上述二苯基甲烷二异氰酸酯和组合聚醚多元醇搅拌混合反应 制备得到。
本发明还提供了一种制备新型高阻燃型聚氨酯保温板的制备方法，包括如下步骤：将上 述组合聚醚多元醇与上述二苯基甲烷二异氰酸酯按照上述比例混合反应，再与上下层卷材进 行复合制备得到该保温板。
具体地，该方法包括如下步骤：
第一步，将所述的组合聚醚多元醇打入板材生产线的原料罐A，同时向原料罐B中加入二 苯基甲烷二异氰酸酯，将卷材安装到相应的位置上；
第二步，将层压输送机预热到30℃，设定好移动浇注机的行程。
第三步，调整循环泵的压力至0.3到0.4MPa，循环泵的转速A泵设置为350到450转，B泵设 置为500至650转，高压泵压力设置为70至140MPa，层压机速度设置为每分钟2.5至6米左右， 开启循环30分钟；
第四步，开启移动浇注机进行生产，组合聚醚多元醇和二苯基甲烷二异氰酸酯在移动浇 注机中混合喷出后，在层压机入口处与上下层卷材进行复合；
第五步，将从层压输送机中走出的板材送入切割台进行切割成相应规格的高阻燃型聚氨 酯保温板；
第六步，生产后的产品放入沉化区，在不低于20℃的环境中静置48小时，产品打包入库。
本发明通过一系列相关的研究，得到了新型组合聚醚多元醇的配方，在其中加入新的催 化剂并通过多种催化剂的共同作用来控制反应的各项数据和相关性能，在此基础上通过对与 MDI混合比的不断探索，最终确定了合适的生产工艺。
本配方采用全新的反应路线，反应原理和反应历程与普通硬泡聚氨酯的合成过程有很大 的差异，反应原理如下。

第一步反应原理，该反应的产物即为如下的R″

第二步反应原理，产物的结构即为聚氨酯保温板芯材的分子结构
本发明配方是为制造新型难燃级硬泡聚氨酯复合保温板专门研制的配方，从反应原理上 不同于现有的普通聚氨酯保温材料，从与二苯基甲烷二异氰酸酯混合到与面材结合再到板材 成形不超过5分钟。
本发明技术方案带来的有益效果：
本发明提高阻燃性的方法不是通过单纯地向普通聚氨酯中添加阻燃剂来实现的，而是通 过获得更加稳定的新型高分子结构来实现的，做到了从原理上的创新，是一种全新的改性聚 氨酯保温材料，从最根本的高分子结构上克服了普通聚氨酯材料易燃的缺点，同时这种新型 改性聚氨酯的高分子结构也增强了板材制成品的机械性能，克服了岩棉保温板、酚醛保温板、 聚苯乙烯保温板和XPS挤塑保温板机械性能差与其他系统材料相容性差的缺点。
本发明阻燃性能参数表

本发明材料相比于其他材料优势如下:
第一，针对岩棉板成本高，难以进入大规模生产的缺点。本发明所用原料均为已经进入 大规模生产阶段的化工原料，原料采购渠道多、来源广泛，不存在难以进入大规模生产的问 题，同时也可以将成本降低到市场可以接受的范围。
第二，针对岩棉板对人体危害大的缺点。本发明材料在生产和施工过程中对人体健康危 害极小，佩戴简单的防护用品后，可以将危害降低到可以忽略的程度。
第三，针对岩棉板生产过程中对环境危害大的缺点。本发明材料生产过程中耗能低，对 环境污染极小，真正做到了从生产到应用全过程的绿色环保。
第四，针对酚醛树脂板表面强度低、粘接性能差、施工钻孔过程中材料整体性容易被破 坏、施工完毕后耐久性差的缺点。本发明材料的表面强度高，并且具有一定的韧性，施工过 程中不存在由于需要进行打孔或其他需要横向穿过本材料制品的操作而发生断裂的问题，本 发明材料在施工过程中，经过一些简单的施工工艺便可以获得优秀的粘接性能。
第五，针对聚苯乙烯（EPS）板在不同季节温度环境和一些昼夜温差较大的地区，在短时 间内温度变化较大的情况下容易脱落的缺点。本发明材料经过适当的工艺施工后与墙面的粘 接强度高，即使在温差变化较大的非自然灾害环境中也不会出现聚苯乙烯板的脱落问题。
第六，针对聚苯乙烯板遇火易燃的缺点。本发明材料是性能优良的难燃的聚氨酯复合保 温，本材料的阻燃性能可以达到B1级，在空气中即使与火焰直接接触，芯材也不会被点燃， 大大提高了使用的安全性。
第七，针对聚苯乙烯板保温性能差的缺点，本发明材料本身属于聚氨酯的大类，而聚氨 酯是目前保温性能最好的的外墙保温材料，本品的保温性能优于市面上其他的外墙保温材料。
第八，针对聚苯乙烯板容易吸水的缺点，本发明材料吸水率极低，即使浸入水中，也不 会发生明显的吸水现象。
第九，针对XPS挤塑板与整个系统材料相容性差的缺点，本发明材料与相关系统材料相容 性好，施工完毕后整个系统的可靠性大大提高。
第十，针对现有硬泡聚氨酯保温板阻燃性能差的缺点，本材料重新设计了配方，反应原 理与普通聚氨酯保温板有着较大不同，通过重新设计原料配方和重新设计反应路线在保证其 他性能达标的情况制备出阻燃性能达到B1级的新型硬泡聚氨酯保温材料，做到了从原理到生 产全过程的创新。
附图说明
图1为高阻燃聚氨酯保温板生产过程流程图；
图2为难燃硬泡聚氨酯反应原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。
实施例1
一种高阻燃的聚氨酯硬泡保温材料，该聚氨酯硬泡保温材料的原料配方为：
1)、二苯基甲烷二异氰酸酯  1920kg；
2)、组合聚醚多元醇，该组合聚醚多元醇的原料配方为：