高强度聚氨酯复合垫块及其生产工艺的制作方法

文档序号:30583998发布日期:2022-06-29 14:57阅读:315来源:国知局
高强度聚氨酯复合垫块及其生产工艺的制作方法

1.本发明涉及一种高强度聚氨酯复合垫块及其生产工艺,特别适用于冷库 及滑雪场中立柱与混凝土地面间的隔热,属于聚氨酯复合垫块技术领域。


背景技术:

2.钢结构冷库中绝大多数并没有重视柱底冷桥现象,钢结构柱直接与混凝 土结构连接固定,导致冷气通过钢结构柱传递到混凝土再传递到地面,发生 跑冷,不适应节能的需求。
3.目前,某些冷库中利用硬质聚氨酯做成保温垫块来降低耗能,一定程度 上解决了冷库跑冷的问题。
4.例如国外某公司聚氨酯垫块参考指标如下:
5.项目数值测试标准密度/(kg
·
m3)≥500astm d5140压缩强度(2%形变)/mpa7.0astm d1621压缩强度(10%形变)/mpa30.0astm d1621导热系数(20℃)/(w/m.k)0.075astm c177导热系数(-160℃)/(w/m.k)0.051astm c177热膨胀系数/k-158.7
×
10-6
astm d696抗拉强度/mpa6.1astm d1623
6.国内某设计院对冷库设计中柱脚垫块保温及抗压强度指标要求参考指标 如下:
[0007][0008][0009]
cn111349206a公开了一种冷库用高强度聚氨酯保温垫块双组分原料及制 备方法,异氰酸酯组分与多元醇组分在≥25mpa压力下充分混合,然后按照5 倍以上过填充浇注到钢制模具中,模具温度控制在40-50℃,保压2h,开模 得到保温垫块所述聚氨酯垫导热系数最低达到(20℃)0.06w/(m.k)。
[0010]
对于聚氨酯硬质泡沫来说,保温绝热性能主要取决于材料密度、闭孔结 构和填充在泡孔中气体的导热系数,并且聚氨酯硬泡主要的热传导方式将取 决于气体的热传导和固体热传导,其中以占有体积比例较大的气体热传导的 影响最大。这就造成了高密度高强
度硬质泡沫塑料的强度越高,密度越大, 导热系数也越大,保温效果越差。
[0011]
这也是聚氨酯硬质泡沫塑料导热系数要求为0.024(20℃)w/(m
·
k) (gb50404-2017硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范),而聚氨酯垫块普遍要 求指标为0.075(20℃)w/(m
·
k)的原因。聚氨酯硬质泡沫垫块的导热系数 和抗压强度是一个互相矛盾的指标。
[0012]
因此,亟待出现一种能保证高强度的前提下,达到低导热系数的保温垫 块及其制备方法。


技术实现要素:

[0013]
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处,提供一种强度高、 导热系数低、生产效率高的高强度聚氨酯复合垫块及其生产工艺。
[0014]
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
[0015]
一种高强度聚氨酯复合垫块,其特殊之处在于包括由多个高度相同的聚 氨酯拉挤型材块1依次胶粘构成的垫块本体,聚氨酯拉挤型材块1为上下敞 口的中空内腔,形状呈长方体或正方体,聚氨酯拉挤型材块1的中空内腔中 填充有保温材料,保温材料包括两种,一种为真空绝热板3、另一种为气凝胶2,垫块本体的打孔部位填充有气凝胶2,其余空腔填充真空绝热板3,垫块 本体外部浇筑有聚氨酯硬质泡沫,聚氨酯拉挤型材1、真空绝热板3、气凝胶 2、聚氨酯硬质泡沫四者的横截面面积比为:(4-23):(94-74):(1-5): (1-2)。
[0016]
优选的,所述垫块本体外部浇筑有聚氨酯硬质泡沫,具体是在生产时通 过在模具中浇注聚氨酯硬质泡沫把垫块本体六面所有空隙填满密封;
[0017]
优选的,所述高强度聚氨酯复合垫块在满足抗压强度(10%变形)≥30mpa 的情况下、导热系数≤0.019w/(m.k)(20℃);
[0018]
优选的,所述高强度聚氨酯复合垫块在满足导热系数≤0.075w/(m.k) (20℃)的情况下,抗压强度(10%变形)≥190mpa。
[0019]
一种高强度聚氨酯复合垫块的生产工艺,其特殊之处在于包括以下步骤:
[0020]
1、把横截面边长为(50-200)mm的方形或长方形空心聚氨酯拉挤型材 按复合垫块成品设计厚度截成等高的多个聚氨酯拉挤型材块1,将多个聚氨酯 拉挤型材块1纵向排列(纤维丝长度方向为厚度方向),多个聚氨酯拉挤型 材块1相互胶粘构成垫块本体;
[0021]
2、通过保温材料将每个聚氨酯拉挤型材块1的中空内腔塞满,具体为: 打孔部位使用气凝胶2塞满,其他部位使用真空绝热板3塞满,形成填充有 保温材料的垫块本体;
[0022]
3、将填充有保温材料的垫块本体放入按照成品尺寸设计的模具,使用聚 氨酯浇注机浇入聚氨酯硬质泡沫后合模,聚氨酯硬质泡沫把垫块本体六面所 有空隙填满后出模,即制得高强度聚氨酯复合垫块。
[0023]
优选的,所述聚氨酯拉挤型材采用万华化学(北京)有限公司生产的牌 号为w650h的组合料加工出的聚氨酯拉挤型材,成品压缩强度(纵向)≥860mpa, 成品拉伸强度≥830mpa,导热系数约为0.3w/(m.k)。(《被动式超低能耗 绿色建筑所用外门窗的无热桥设计与施工》.《门窗》.周佩杰.2016(11);11-1)。
[0024]
优选的,所述真空绝热板3导热系数0.004w/(m.k)~0.008w/(m. k);(《stp真空绝热板建筑外墙外保温系统应用技术》.赵润俐.《保温 材料与节能技术》,2021(1):31-34);
[0025]
优选的,所述真空绝热板3的导热系数为0.006w/(m.k);
[0026]
优选的,所述气凝胶2的导热系数0.014-0.016w/(m.k);(《sio2 气凝胶在节能新建材应用中的问题及展望》.王鹏昕李明俊.《建材发展导 向》,2019(23);1-2)。
[0027]
优选的,所述聚氨酯硬质泡沫的导热系数0.075(20℃)w/(m.k),抗 压强度≥30mpa,成品拉伸强度≥6.1mpa。
[0028]
本发明的高强度聚氨酯复合垫块具有以下有益效果:
[0029]
1、抗压强度高、导热系数低
[0030]
本发明的高强度聚氨酯复合垫块在满足抗压强度(10%变形)≥30mpa的 情况下,导热系数≤0.019w/m.k(20℃),保温效果是目前正常垫块导热系 数≤0.075w/m.k(20℃)的3.95倍;或者在满足导热系数≤0.075w/m.k(20℃) 的情况下,抗压强度(10%变形)≥190mpa,是目前正常垫块抗压强度(10% 变形)≥30mpa的6.33倍。
[0031]
2、生产效率高
[0032]
本发明的高强度聚氨酯复合垫块的生产效率提高了几十倍甚至上百倍。 因为聚氨酯硬质泡沫塑料的固化是一个放热反应,制品密度越大,热量越集 中,高密度泡沫固化后内部温度会超过200℃。同时由于聚氨酯硬质泡沫塑料 本身是很好的保温材料,内部热量短时间内很难释放。聚氨酯硬质泡沫塑料 是由数不清的封闭泡孔组成的,这些泡孔里面封闭的隔热气体在内部高温下 压力很高。这就导致成品在模具中固化后要静止数个小时或者数十个小时, 等成品热量释放后,封闭泡孔内部压力变小后,才能打开模具取出制品。否 则,封闭泡孔内部压力会导致成品在开模瞬间膨胀,内部出现严重开裂而报 废。本发明的高强度聚氨酯复合垫块中的硬质聚氨酯泡沫在垫块制品中为粘 接、密封及保温材料,聚氨酯硬质泡沫在垫块横截面面积占比为1-2%,固化 放热几乎可以不考虑,其把制品六面所有空隙填满固化后,出模即可制得高 强度低导热系数的聚氨酯复合垫块。其出模时间可以≤5min,和目前的成品 在模具中固化后要静止数个小时或者数十个小时的工艺相比,生产效率是目 前聚氨酯硬质泡沫塑料垫块的几十倍甚至上百倍,可以节省大量的生产时间 或者模具数量。
[0033]
3、能生产出厚度较大的高强度聚氨酯复合垫块
[0034]
本发明的高强度聚氨酯复合垫块的厚度或者高度可以根据聚氨酯拉挤型 材切割长度决定,可以生产厚度或者高度≥10m的柱状结构材料。同样因为聚 氨酯硬质泡沫的固化是一个放热反应,制品密度越大,热量越集中,高密度 泡沫固化后内部温度会超过200℃。同时由于聚氨酯硬质泡沫本身是很好的保 温材料,内部热量短时间内很难释放的原因,目前聚氨酯硬质泡沫塑料垫块 的厚度或者高度很难超过200mm,如果厚度或者高度超过200mm,内部大量热 量更难释放,产品成品率更低,而且过高的温度会直接造成泡沫内部黄变甚 至自燃。本发明的高强度低导热系数的聚氨酯复合垫块厚度或者高度可以根 据聚氨酯拉挤型材切割长度决定,理论上是不受限的,可以生产厚度或者高 度≥10m的柱状结构材料。
附图说明
[0035]
图1是本发明一种高强度聚氨酯复合垫块的结构示意图。
具体实施方式
[0036]
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0037]
实施例1
[0038]
本实施例的高强度聚氨酯复合垫块,参考附图1,包括由多个高度相同的 聚氨酯拉挤型材块1依次胶粘构成的垫块本体,聚氨酯拉挤型材块1为上下 敞口的中空内腔,形状呈长方体或正方体,聚氨酯拉挤型材块1的中空内腔 中填充有保温材料,保温材料包括两种,一种为真空绝热板3、另一种为气凝 胶2,垫块本体的打孔部位填充有气凝胶2,其余空腔填充真空绝热板3,打 孔部位上下两端通过聚氨酯板封堵,垫块本体外部浇筑有聚氨酯硬质泡沫, 聚氨酯拉挤型材1、真空绝热板3、气凝胶2、聚氨酯硬质泡沫(本实施及下 述实施例2-5的聚氨酯硬质泡沫也称作冷库用高强度聚氨酯保温垫块双组分 原料,具体为:专利申请号202010290787.5、公开号cn111349206a、专利名 称一种冷库用高强度聚氨酯保温垫块双组分原料及制备方法所公开的冷库用 高强度聚氨酯保温垫块双组分原料)四者的横截面面积比为4:94:1:1。上 述四种物质的性能参数表参见表1。本实施例的高强度聚氨酯复合垫块的性能 参数参见表1。
[0039]
表1:本实施例的聚氨酯拉挤型材、真空绝热板、气凝胶、聚氨酯硬质泡沫的性能参数表
[0040][0041]
表2:本实施例的高强度聚氨酯复合垫块的性能参数表
[0042][0043][0044]
实施例2
[0045]
本实施例的高强度聚氨酯复合垫块,参考附图1,包括由多个高度相同的 聚氨酯拉挤型材块1依次胶粘构成的垫块本体,聚氨酯拉挤型材块1为上下 敞口的中空内腔,形状呈长方体或正方体,聚氨酯拉挤型材块1的中空内腔 中填充有保温材料,保温材料包括两
种,一种为真空绝热板3、另一种为气凝 胶2,垫块本体的打孔部位填充有气凝胶2,其余空腔填充真空绝热板3,打 孔部位上下两端通过聚氨酯板封堵,垫块本体外部浇筑有聚氨酯硬质泡沫, 聚氨酯拉挤型材1、真空绝热板3、气凝胶2、聚氨酯硬质泡沫四者的横截面 面积比为23:74:1:2。上述四种物质的性能参数表参见表3。本实施例的 高强度聚氨酯复合垫块的性能参数参见表4
[0046]
表3:本实施例的聚氨酯拉挤型材、真空绝热板、气凝胶、聚氨酯硬质泡沫的性能参数表
[0047][0048]
表4:本实施例的高强度聚氨酯复合垫块的性能参数表
[0049]
成品压缩强度mpa成品拉伸强度mpa成品导热系数w/(m.k)(20℃)197.8190.90.07509
[0050]
实施例3
[0051]
本实施例的高强度聚氨酯复合垫块,参考附图1,包括由多个高度相同的 聚氨酯拉挤型材块1依次胶粘构成的垫块本体,聚氨酯拉挤型材块1为上下 敞口的中空内腔,形状呈长方体或正方体,聚氨酯拉挤型材块1的中空内腔 中填充有保温材料,保温材料包括两种,一种为真空绝热板3、另一种为气凝 胶2,垫块本体的打孔部位填充有气凝胶2,其余空腔填充真空绝热板3,打 孔部位上下两端通过聚氨酯板封堵,垫块本体外部浇筑有聚氨酯硬质泡沫, 聚氨酯拉挤型材1、真空绝热板3、气凝胶2、聚氨酯硬质泡沫四者的横截面 面积比为10:84:4:2。上述四种物质的性能参数表参见表5。本实施例的 高强度聚氨酯复合垫块的性能参数参见表6。
[0052]
表5:本实施例的聚氨酯拉挤型材、真空绝热板、气凝胶、聚氨酯硬质泡沫的性能参数表
[0053][0054]
表6:本实施例的高强度聚氨酯复合垫块的性能参数表
[0055]
成品压缩强度mpa成品拉伸强度mpa成品导热系数w/(m.k)(20℃)86830.03714
[0056]
实施例4
[0057]
本实施例的高强度聚氨酯复合垫块,参考附图1,包括由多个高度相同的 聚氨酯拉挤型材块1依次胶粘构成的垫块本体,聚氨酯拉挤型材块1为上下 敞口的中空内腔,形状呈长方体或正方体,聚氨酯拉挤型材块1的中空内腔 中填充有保温材料,保温材料包括两种,一种为真空绝热板3、另一种为气凝 胶2,垫块本体的打孔部位填充有气凝胶2,其余空腔填充真空绝热板3,打 孔部位上下两端通过聚氨酯板封堵,垫块本体外部浇筑有聚氨酯硬质泡沫, 聚氨酯拉挤型材1、真空绝热板3、气凝胶2、聚氨酯硬质泡沫四者的横截面 面积比为5:90:3:2。上述四种物质的性能参数表参见表7。本实施例的高 强度聚氨酯复合垫块的性能参数参见表8。
[0058]
表7:本实施例的聚氨酯拉挤型材、真空绝热板、气凝胶、聚氨酯硬质泡沫的性能参数表
[0059][0060]
表8:本实施例的高强度聚氨酯复合垫块的性能参数表
[0061]
成品压缩强度mpa成品拉伸强度mpa成品导热系数w/(m.k)(20℃)4341.50.02235
[0062]
实施例5
[0063]
本实施例的高强度聚氨酯复合垫块,参考附图1,包括由多个高度相同的 聚氨酯
拉挤型材块1依次胶粘构成的垫块本体,聚氨酯拉挤型材块1为上下 敞口的中空内腔,形状呈长方体或正方体,聚氨酯拉挤型材块1的中空内腔 中填充有保温材料,保温材料包括两种,一种为真空绝热板3、另一种为气凝 胶2,垫块本体的打孔部位填充有气凝胶2,其余空腔填充真空绝热板3,打 孔部位上下两端通过聚氨酯板封堵,垫块本体外部浇筑有聚氨酯硬质泡沫, 聚氨酯拉挤型材1、真空绝热板3、气凝胶2、聚氨酯硬质泡沫四者的横截面 面积比为4:92:2:2。上述四种物质的性能参数表参见表9。本实施例的高 强度聚氨酯复合垫块的性能参数参见表10。
[0064]
表9:本实施例的聚氨酯拉挤型材、真空绝热板、气凝胶、聚氨酯硬质泡沫的性能参数表
[0065][0066]
表10:本实施例的高强度聚氨酯复合垫块的性能参数表
[0067]
成品压缩强度mpa成品拉伸强度mpa成品导热系数w/(m.k)34.433.20.01932
[0068]
最后应该说明的是,以上对本发明专利的实施方式作了详细说明,但 本发明专利不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言,在不 脱离本发明专利原理和精神的情况下,对这些实施方式进行多种变化、修 改、替换和变型,仍落入本发明专利的保护范围内。
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