一種阻燃防水復(fù)合保溫材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種阻燃防水復(fù)合保溫材料及其制備方法，其中阻燃防水復(fù)合保溫材料以膨脹?；⒅闉榉稚⑾?，以多異氰酸酯、多元醇組合料和水玻璃混合生成的產(chǎn)物為連續(xù)相，其中多元醇組合料由多元醇、發(fā)泡劑、催化劑、交聯(lián)劑、穩(wěn)泡劑組成，所述多元醇為聚醚多元醇和/或聚酯多元醇，所述多元醇與水玻璃兩者的質(zhì)量和與多異氰酸酯的質(zhì)量比為100：120～130，所述多元醇與水玻璃的質(zhì)量比為10：10～100。本發(fā)明的阻燃防水復(fù)合保溫材料具有強(qiáng)度、阻燃性能和保溫性綜合性能高的特點(diǎn)。
【專利說明】一種阻燃防水復(fù)合保溫材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種阻燃防水復(fù)合保溫材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在實(shí)施建筑節(jié)能的各項(xiàng)措施中，墻體保溫被認(rèn)為是最行之有效的。因此世界各國(guó)都在大力發(fā)展新型保溫材料和復(fù)合墻體。而一種優(yōu)異的保溫材料不僅應(yīng)當(dāng)具有良好的阻抗熱流傳遞的性能即大的熱阻、小的傳熱系數(shù)，而且還應(yīng)當(dāng)具有良好的防火、防水、耐候、耐久以及可持續(xù)發(fā)展性。
[0003]硬泡聚氨酯材料作為一種優(yōu)異的保溫材料，其導(dǎo)熱系數(shù)低，僅為0.018~0.023W/(m.K)，是目前常規(guī)保溫材料中最低的；此外它還具有質(zhì)量輕、粘著力強(qiáng)、防水、隔音、抗老化等優(yōu)點(diǎn)。因此，在建筑節(jié)能領(lǐng)域?qū)⒂泻艽蟮陌l(fā)展空間。但作為建筑保溫材料使用，需進(jìn)一步提高其防火性、壓縮性和熱穩(wěn)定性(例如地下熱水池保溫工程)，這就需要在保障它保溫隔熱性能的基礎(chǔ)上，盡量降低成本，提高防火、耐熱、耐久及力學(xué)性能，以便獲得更加優(yōu)異的綜合性能。將聚氨酯與某些無機(jī)保溫顆粒例如膨脹?；⒅轭w粒復(fù)合，利用?；⒅轭w粒相對(duì)低廉的價(jià)格、優(yōu)異的防火性能、良好的耐久和耐候性，來對(duì)聚氨酯進(jìn)行改性不失為一種有效的方法。
[0004]在無機(jī)保溫材料中，廣義的膨脹類顆粒包括開孔珍珠巖、閉孔珍珠巖以及?；⒅椋捎谒鼈冏陨砭哂卸嗫捉Y(jié)構(gòu)，因此是一種良好的保溫材料，其中?；⒅榈膶?dǎo)熱系數(shù)最低可達(dá)0.038ff/(m.K)。但在實(shí)際應(yīng)用中，它們通常是通過無機(jī)膠凝材料的粘結(jié)作用，制成具有一定形狀的硬質(zhì)塊狀制品或保溫砂漿使用，由于無機(jī)膠凝材料的高導(dǎo)熱性，使得最終該類制品的保溫性能急劇下降；此外，制品高的吸水性，也是此類材料必須解決的問題，設(shè)想將無機(jī)凝膠材料用有機(jī)聚氨酯硬泡體代替，利用聚氨酯優(yōu)異的粘結(jié)性和防水性制備輕質(zhì)、防水、低導(dǎo)熱系數(shù)的新型玻化微珠產(chǎn)品，從而克服膨脹玻化微珠制品自身導(dǎo)熱系數(shù)高的缺點(diǎn)，將為發(fā)揮無機(jī)保溫材料環(huán)境友好、原料易得、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)創(chuàng)造條件，這也將為?；⒅樵谛碌墓?jié)能形式下重新發(fā)揮重要作用提供新的契機(jī)。 [0005]鑒于上述現(xiàn)有的建筑物保溫材料具有諸多缺陷，本發(fā)明人積極加以研究和創(chuàng)新，以發(fā)明一種阻燃防水復(fù)合保溫材料及其制備方法，消除現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，使其更加具有實(shí)用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種強(qiáng)度、阻燃性能和保溫性綜合性能高的阻燃防水復(fù)合保溫材料。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0008]阻燃防水復(fù)合保溫材料，其以膨脹玻化微珠為分散相，以多異氰酸酯、多元醇組合料和水玻璃混合生成的產(chǎn)物為連續(xù)相，其中多元醇組合料由多元醇、發(fā)泡劑、催化劑、交聯(lián)劑、穩(wěn)泡劑組成，所述多元醇為聚醚多元醇和/或聚酯多元醇，所述多元醇與水玻璃兩者的質(zhì)量和與多異氰酸酯的質(zhì)量比為100:120~130，所述多元醇與水玻璃的質(zhì)量比為10:10 ~100。
[0009]作為優(yōu)選，所述多元醇、發(fā)泡劑、催化劑、交聯(lián)劑和穩(wěn)泡劑的質(zhì)量比為100: (5~20):(0.1-0.5):(0-0.5):(1 ~10)。
[0010]作為優(yōu)選，所述膨脹?；⒅闉椴煌降呐蛎洸；⒅轭w粒，密度為80~200kg/m3。
[0011]作為優(yōu)選，所述聚醚多元醇的羥值為400~560mg KOH/g，平均官能度為3.5~
4.5。
[0012]作為優(yōu)選，所述多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯(TDI)或二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)。
[0013]作為優(yōu)選，所述水玻璃為鈉基水玻璃或者鉀基水玻璃，固含量為5-50% (質(zhì)量百分
含量)。
[0014]作為優(yōu)選，所述膨脹玻化微珠用水玻璃、多異氰酸酯和多元醇組合料依次包覆混合均勻后倒入模具中，自由發(fā)泡，常溫熟化24h，脫模即可。
[0015]本發(fā)明的另一目的為提供一種上述阻燃防水復(fù)合保溫材料的制備方法，該方法和得到強(qiáng)度、阻燃性能和保溫性綜合性能高的阻燃防水復(fù)合保溫材料。實(shí)現(xiàn)該目的的技術(shù)方案如下:
[0016]上述阻燃防水復(fù)合保溫材料的制備方法，包括如下步驟:
[0017]( I)將水玻璃連續(xù)噴涂到膨脹玻化微珠顆粒表面，形成水玻璃包覆的膨脹玻化微珠，得到一次包覆粒子；
[0018](2)將多異氰酸酯立即連續(xù)噴涂到一次包覆粒子上，形成多異氰酸酯包覆的膨脹?；⒅椋玫蕉伟擦Ｗ?；
[0019](3)將多元醇組合料立即連續(xù)噴涂到二次包覆粒子上，形成多元醇組合料包覆的膨脹?；⒅?，得到三次包覆粒子；
[0020](4)將混合均勻的三次包覆粒子立即倒入模具中，自由發(fā)泡，常溫熟化24h，脫模即可。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0022]本發(fā)明在基本原料中引入水玻璃，同時(shí)采用過量的多異氰酸酯為原料，由于過量的多異氰酸酯可與水玻璃中的水發(fā)生反應(yīng)，生成聚脲基團(tuán)及CO2氣體，進(jìn)而CO2氣體與水玻璃中的堿金屬硅酸鹽反應(yīng)，形成聚硅酸鹽，這些聚硅酸或聚硅酸顆粒將分散到聚氨酯及異氰酸酯自聚物中，可大大提高復(fù)合材料的力學(xué)及阻燃性能，同時(shí)聚硅酸也是一種優(yōu)異的粘接材料；此外本發(fā)明采用了非表面偶聯(lián)改性的?；⒅轭w粒原料，并采用分步噴涂包覆顆粒工藝，首先利用水玻璃對(duì)玻化微珠進(jìn)行包覆，提高玻化微珠的閉孔率，防止異氰酸酯浸入玻化微珠孔內(nèi)，而提高硬泡聚氨酯的發(fā)泡效果，同時(shí)利用了聚硅酸的特殊性能，提高了聚氨酯與?；⒅榈南嗳菪?。而且，利用多次噴涂包覆工藝，可在不降低有機(jī)體系自身粘度的情況下(聚氨酯組合料粘度的降低，可提高填料在復(fù)合材料中的分散性，但會(huì)影響聚氨酯硬泡的生成，降低復(fù)合材料的保溫性能)，大大提高?；⒅樵谟袡C(jī)體系中的分散性、均勻性，并最終實(shí)現(xiàn)高?；⒅楹康膹?fù)合材料，本發(fā)明的復(fù)合材料?；⒅榈捏w積含量可控制在10%~90%之間。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0024]實(shí)施例1
[0025]準(zhǔn)備原材料:
[0026]甲苯二異氰酸酯(TDI) 240g ；
[0027]多元醇組合料108.3g，其中聚醚多元醇100g、發(fā)泡劑(水)5g、催化劑(二月桂酸二丁烯)0.2g、交聯(lián)劑(三乙醇胺)0.lg、穩(wěn)泡劑(甲基硅油)3g，多元醇的羥值為400mg KOH/g,平均官能度為3.5 ；
[0028]鈉基水玻璃100g，固含量為35% (質(zhì)量百分含量)；
[0029]膨脹?；⒅?00g，平均粒徑為5mm，密度為100kg/m3。
[0030]將水玻璃連續(xù)噴涂到膨脹玻化微珠顆粒表面，形成水玻璃包覆的膨脹?；⒅椋玫揭淮伟擦Ｗ?。將多異氰酸酯立即連續(xù)噴涂到一次包覆粒子上，形成多異氰酸酯包覆的膨脹玻化微珠，得到二次包覆粒子。將多元醇組合料立即連續(xù)噴涂到二次包覆粒子上，形成多元醇組合料包覆的膨 脹?；⒅?，得到三次包覆粒子。將混合均勻的三次包覆粒子立即倒入模具中，自由發(fā)泡，常溫熟化24h，脫模即可得到本發(fā)明的阻燃防水復(fù)合保溫材料。根據(jù)需要可以制成板材或磚材能，并可根據(jù)使用的需要對(duì)板材進(jìn)行切割。
[0031]實(shí)施例2
[0032]準(zhǔn)備原材料:
[0033]二苯甲烷二異氰酸酯(MDI) 240g ；
[0034]多元醇組合料162.5g，其中聚醚多元醇150g、發(fā)泡劑(水)7.5g、催化劑(二月桂酸二丁烯)0.3g、交聯(lián)劑(三乙醇胺)0.15g、穩(wěn)泡劑(甲基硅油)4.5g，多元醇的羥值為400mgK0H/g，平均官能度為3.5 ;
[0035]鉀基水玻璃40g，固含量為35% (質(zhì)量百分含量)；
[0036]膨脹玻化微珠400g，平均粒徑為5mm，密度為100kg/m3。
[0037]將水玻璃連續(xù)噴涂到膨脹?；⒅轭w粒表面，形成水玻璃包覆的膨脹?；⒅椋玫揭淮伟擦Ｗ?。將多異氰酸酯立即連續(xù)噴涂到一次包覆粒子上，形成多異氰酸酯包覆的膨脹玻化微珠，得到二次包覆粒子。將多元醇組合料立即連續(xù)噴涂到二次包覆粒子上，形成多元醇組合料包覆的膨脹玻化微珠，得到三次包覆粒子。將混合均勻的三次包覆粒子立即倒入模具中，自由發(fā)泡，常溫熟化24h，脫模即可得到本發(fā)明的阻燃防水復(fù)合保溫材料。
[0038]實(shí)施例3
[0039]準(zhǔn)備原材料:
[0040]甲苯二異氰酸酯(TDI) 230g ；
[0041]多元醇組合料108.3g，其中聚酯多元醇100g、發(fā)泡劑(水)5g、催化劑(二月桂酸二丁烯)0.2g、交聯(lián)劑(三乙醇胺)0.lg、穩(wěn)泡劑(甲基硅油)3g，多元醇的羥值為400mg K0H/g,平均官能度為3.5 ；
[0042]鈉基水玻璃120g，固含量為40% (質(zhì)量百分含量)；
[0043]膨脹?；⒅?00g，平均粒徑為2mm，密度為80kg/m3。[0044]將水玻璃連續(xù)噴涂到膨脹玻化微珠顆粒表面，形成水玻璃包覆的膨脹?；⒅?，得到一次包覆粒子。將多異氰酸酯立即連續(xù)噴涂到一次包覆粒子上，形成多異氰酸酯包覆的膨脹?；⒅?，得到二次包覆粒子。將多元醇組合料立即連續(xù)噴涂到二次包覆粒子上，形成多元醇組合料包覆的膨脹玻化微珠，得到三次包覆粒子。將混合均勻的三次包覆粒子立即倒入模具中，自由發(fā)泡，常溫熟化24h，脫模即可得到本發(fā)明的阻燃防水復(fù)合保溫材料。
[0045]實(shí)施例4
[0046]準(zhǔn)備原材料:
[0047]甲苯二異氰酸酯(TDI) 230g ；
[0048]多元醇組合料10.83g，其中聚酯多元醇10g、發(fā)泡劑(水)0.5g、催化劑(二月桂酸二丁烯)0.02g、交聯(lián)劑(三乙醇胺)0.01g、穩(wěn)泡劑(甲基硅油)0.3g，多元醇的羥值為400mgKOH/g，平均官能度為3.5 ;
[0049]鈉基水玻璃220g，固含量為40% (質(zhì)量百分含量)；
[0050]膨脹玻化微珠500g,平均粒徑為5mm,密度為120kg/m3。
[0051]將水玻璃連續(xù)噴涂到膨脹?；⒅轭w粒表面，形成水玻璃包覆的膨脹?；⒅椋玫揭淮伟擦Ｗ?。將多異氰酸酯立即連續(xù)噴涂到一次包覆粒子上，形成多異氰酸酯包覆的膨脹?；⒅?，得到二次包覆粒子。將多元醇組合料立即連續(xù)噴涂到二次包覆粒子上，形成多元醇組合料包覆的膨脹玻化微珠，得到三次包覆粒子。將混合均勻的三次包覆粒子立即倒入模具中，自由發(fā)泡，常溫熟化24h，脫模即可得到本發(fā)明的阻燃防水復(fù)合保溫材料。
[0052]以水玻璃為粘接劑，膨脹?；⒅闉楣橇现频玫谋夭牧蠟閷?duì)比例將其與本發(fā)明的上述四個(gè)實(shí)施例得到的保溫阻燃板的性能進(jìn)行對(duì)比。見下表1。
[0053]表1
[0054]
【權(quán)利要求】
1.一種阻燃防水復(fù)合保溫材料，其特征在于，其以膨脹玻化微珠為分散相，以多異氰酸酯、多元醇組合料和水玻璃混合生成的產(chǎn)物為連續(xù)相，其中多元醇組合料由多元醇、發(fā)泡劑、催化劑、交聯(lián)劑、穩(wěn)泡劑組成，所述多元醇為聚醚多元醇和/或聚酯多元醇，所述多元醇與水玻璃兩者的質(zhì)量和與多異氰酸酯的質(zhì)量比為100:120~130，所述多元醇與水玻璃的質(zhì)量比為10:10~100 ;所述與多異氰酸酯、多元醇組合料、水玻璃三者質(zhì)量和與膨脹?；⒅榈馁|(zhì)量比為100:10~150。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃防水復(fù)合保溫材料，其特征在于，所述多元醇、發(fā)泡劑、催化劑、交聯(lián)劑和穩(wěn)泡劑的質(zhì)量比為100:(5~20):(0.1-0.5):(0-0.5):(1~10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃防水復(fù)合保溫材料，其特征在于，所述膨脹?；⒅闉椴煌降呐蛎洸；⒅轭w粒，密度為80~200kg/m3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃防水復(fù)合保溫材料，其特征在于，所述聚醚多元醇的羥值為400~560mg KOH/g，平均官能度為3.5~4.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃防水復(fù)合保溫材料，其特征在于，所述多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯(TDI)或二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃防水復(fù)合保溫材料，其特征在于，所述水玻璃為鈉基水玻璃或者鉀基水玻璃，固含量為5-50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃防水復(fù)合保溫材料，其特征在于，所述膨脹?；⒅橛盟Ａ?、多異氰酸酯和多元醇組合料依次包覆混合均勻后倒入模具中，自由發(fā)泡，常溫熟化24h，脫模即可。
8.權(quán)利要求1-7任一權(quán)項(xiàng)所述的阻燃防水復(fù)合保溫材料的制備方法，包括如下步驟: (1)將水玻璃連續(xù)噴涂到膨脹?；⒅轭w粒表面，形成水玻璃包覆的膨脹?；⒅?，得到一次包覆粒子； (2)將多異氰酸酯立即連續(xù)噴涂到一次包覆粒子上，形成多異氰酸酯包覆的膨脹玻化微珠，得到二次包覆粒子； (3)將多元醇組合料立即連續(xù)噴涂到二次包覆粒子上，形成多元醇組合料包覆的膨脹?；⒅?，得到三次包覆粒子； (4)將混合均勻的三次包覆粒子立即倒入模具中，自由發(fā)泡，常溫熟化24h，脫模即可。
【文檔編號(hào)】C08K7/28GK103923295SQ201410102631
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】艾明星, 曹力強(qiáng), 郭向勇, 張敬 申請(qǐng)人:中國(guó)建筑科學(xué)研究院, 建研建材有限公司