一种可再生资源基外墙保温材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种可再生资源基外墙保温材料及其制备方法，属于高分子合成化学【技术领域】。采用可再生资源—蓖麻油、桐油、亚麻油等为基体材料，与改性剂反应，制备改性生物多元醇，以此来改进与甲阶酚醛树脂的相容性。再将其与甲阶酚醛树脂复合，制备聚氨酯/酚醛树脂复合材料。这种复合材料，兼顾聚氨酯和酚醛树脂的优点，一方面能有效解决聚氨酯燃烧易滴落的缺点，提高其阻燃性；另一方面可以充分利用聚氨酯导热系数低的优点，满足建筑行业节能环保的使用要求。
【专利说明】一种可再生资源基外墙保温材料及其制备方法【技术领域】
[0001]本发明属于高分子合成化学【技术领域】，涉及一种可再生资源基外墙保温材料:该方法是通过采用可再生资源--蓖麻油、桐油、亚麻油等为基体材料，与改性剂反应，制备改性生物多元醇，以此来改进与甲阶酚醛树脂的相容性。将其与甲阶酚醛树脂复合，制备聚氨酯/酚醛树脂复合材料。
【背景技术】
[0002]外墙节能保温市场巨大:目前我国建筑能耗占全国能源消耗量的近30%，要完成国家十二五节能减排计划，建筑节能势在必行。墙面能耗约占建筑能耗的50%左右，外墙保温材料的应用是建筑节能的主要举措。我国建筑节能市场巨大:存量建筑上，我国430多亿平方米的既有建筑，95%属于高能耗建筑，而新建建筑也只有15~20%执行了建筑节能设计标准。
[0003]我国单位建筑能耗是同纬度西欧和北美国家的2~3倍；增量建筑上，随着人口的增加、城市化进程的加快以及住房改革的进一步深入，目前我国每年新建建筑达20亿平方米，根据新建建筑必须严格实施节能50%设计标准的相关规定，新建建筑市场将带动聚氨酯建筑保温材料行业的持续高速发展。由于石油资源的日益短缺和人们环保意识的不断加强可再生资源生产生物材料、化工原料和燃料越来越吸引人们的重视。含羟基的植物油或羟基化的植物油作为多元醇用于制备的聚氨酯完全符合环境保护的要求成为近年来在我国崭露头角的一种新型高分子材料。
[0004]本作品采用绿色可再生资源一蓖麻油为原料，代替传统的聚醚多元醇，合成绿色的蓖麻油基聚氨酯。同时，为解决聚氨酯在燃烧中的过程中，极易出现熔融滴落的问题，创新性的将酚醛树脂引入聚 氨酯。聚氨酯是建筑有机保温材料中导热系数最低的，但是本身易燃、易熔融滴落；酚醛树脂是建筑有机保温材料中阻燃性能最好的，但是本身易碎易粉化，不利于施工。
[0005]因酚醛树脂中含有活性的羟甲基结构，可与聚氨酯中异氰酸根反应，形成互穿网状结构，两种不同的网状结构相互贯穿，机械缠绕，形成宏观上均匀，微观上可能分相的共混体系，使之复合材料同时具有二者的优点。即能保证复合材料导热系数低，又能有效解决聚氨酯燃烧过程出现的熔融滴落的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的之一是解决聚氨酯燃烧易滴落的缺点，提升其阻燃性。
[0007]本发明的目的之二是改善聚氨酯与酚醛树脂的相容性。
[0008]本发明的技术方案如下:
[0009]本发明的具体实施方法:
[0010]一种可再生资源基外墙保温材料，由下列质量份数的原料制备而成:
[0011]生物多元醇和多亚甲基多苯基异氰酸酯混合物100份
甲阶酚醛树脂10~40份
开孔剂2~6份
均泡剂2~5份
发泡剂4~12份
催化剂A0.1~0.6份
催化剂B3~8份
改性剂5~30份。
[0012]其中所述的生物多元醇和多亚甲基多苯基异氰酸酯总质量为100份，两者比例按照异氰酸酯指数R=CN0/0H=0.95~1.35 (摩尔比)进行配比。 [0013]其中所述的多亚甲基多苯基异氰酸酯实际上是由50%MDI与50%官能度大于2以上的多异氰酸酯组成的混合物，所用型号为烟台万华PM-200。
[0014]其中所述的生物多元醇是蓖麻油、羟基化亚麻油、羟基化桐油、羟基化大豆油、羟基化棕榈油的一种或是几种。
[0015]其中所述的开孔剂是液体石蜡、聚丁二烯、聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚的一种或是几种。
[0016]其中所述的均泡剂是硅油、吐温、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或是几种。
[0017]其中所述的发泡剂是水、正戊烷、异戊烷、环戊烷及二氯甲烷的一种或是几种。
[0018]其中所述的催化剂A是三亚乙基二胺、双(二甲氨基乙基)醚、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡的一种或是几种。
[0019]其中所述的催化剂B，是无机酸和有机酸的混合物，无机酸是硫酸、盐酸、磷酸、硝酸的一种或是几种，有机酸是苯磺酸、草酸、甲苯磺酸、乙酸的一种或是几种。
[0020]其中所述改性剂为9，10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)。
[0021]一种可再生资源基外墙保温材料的制备方法，按照下述步骤进行:
[0022](I)按照异氰酸指数R=CN0/0H=0.95~1.35 (摩尔比)，取100份中包含了上述摩尔比的生物多元醇和多亚甲基多苯基异氰酸酯；
[0023](2)将生物多元醇在100~180°C条件下，与5~30份改性剂反应，制备改性生物多元醇，以此来改进与甲阶酚醛树脂的相容性；
[0024](3)往改性生物多元醇添加计量开孔剂、均泡剂、发泡剂、催化剂A、催化剂B后，搅拌均匀备用，接着加入甲阶酚醛树脂10~40份，搅拌均匀备用。
[0025](4)最后加入计量多亚甲基多苯基异氰酸酯，快速搅拌均匀，浇注到预热并涂有脱模剂的平板模具中，在30~60°C下发泡30min，熟化Ih，出模成聚氨酯/酚醛树脂复合保温板材。
[0026]其中步骤(2)中所述改性剂，为D0P0，是用来解决聚氨酯与酚醛树脂相容性差的问题，而特别添加的。同时，该改性剂，也是一种反应型阻燃剂，可以提高复合材料的阻燃性能，所述改性剂用量，优选10~20份。
[0027]上述聚氨酯/酚醛树脂复合保温板材的制法，步骤(2)所述制备改性生物多元醇反应温度，优选温度是120~150°C。
[0028]上述聚氨酯/酚醛树脂复合保温板材的制法，步骤(3)所述甲阶酚醛树脂份数，优选10~30份。
[0029]本发明制备的聚氨酯/酚醛树脂复合保温板材，同时具备聚氨酯导热系数低，酚醛树脂难燃的优点，一方面很好解决聚氨酯燃烧易滴落的缺点，另一方面可以充分利用聚氨酯导热系数低的优点，满足建筑行业节能环保的使用要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是没加改性剂的聚氨酯/酚醛树脂复合材料，由图可知，材料内部分布有很多团聚的小点，疑似为酚醛树脂颗粒，可见，酚醛树脂与聚氨酯的相容性不好，发泡后，材料出现明显的相分离。
[0031]图2，是添加改性剂的聚氨酯/酚醛树脂复合材料，由图可知，材料内部整齐均匀，形成均一相体系，可见，添加的改性剂，能很好的改善酚醛树脂与聚氨酯的相容性。
【具体实施方式】:
[0032]以下结合实施例，对本发明来进一步说明，但并不限制本发明。除非另有说明，在实施例中所有份数和百分比均以质量计。
[0033]实施例1
[0034]按照异氰酸指数R=CN0/0H=0.95 (摩尔比)，取100份中包含了上述摩尔比的生物多元醇和多亚甲基多苯基异氰酸酯。生物多元醇选取蓖麻油。首先，计量蓖麻油在120°C条件下，与10份改性剂DOPO反应，制备改性生物多元醇，以此来改进与甲阶酚醛树脂的相容性。接下来，往改性生物多元醇添加`2份开孔剂液体石蜡、2份均泡剂硅油、4份发泡剂水、
0.1份催化剂A三亚乙基二胺、3份催化剂B (由1份硫酸和2份苯磺酸组成)后，搅拌均匀备用，接着加入10份甲阶酚醛树脂，搅拌均匀备用。最后，加入计量多亚甲基多苯基异氰酸酯，快速搅拌均匀，浇注到预热并涂有脱模剂的平板模具中，在30°c下发泡30min，熟化lh，出模成聚氨酯/酚醛树脂复合保温板材。
[0035]实施例2
[0036]按照异氰酸指数R=CN0/0H=1.15 (摩尔比)，取100份中包含了上述摩尔比的生物多元醇和多亚甲基多苯基异氰酸酯。生物多元醇是蓖麻油和羟基化亚麻油按照1:1的质量配比而成。首先，计量生物多元醇在130°c条件下，与15份改性剂DOPO反应，制备改性生物多元醇，以此来改进与甲阶酚醛树脂的相容性。接下来，往改性生物多元醇添加4份开孔剂聚丁二烯、4份均泡剂吐温、8份发泡剂(由2份水和6份正戊烷组成)、0.4份催化剂A辛酸亚锡、6份催化剂B (由2份盐酸和4份乙酸组成)后，搅拌均匀备用，接着加入20份甲阶酚醛树脂，搅拌均匀备用。最后，加入计量多亚甲基多苯基异氰酸酯，快速搅拌均匀，浇注到预热并涂有脱模剂的平板模具中，在40°C下发泡30min，熟化lh，出模成聚氨酯/酚醛树脂复合保温板材。
[0037]实施例3
[0038]按照异氰酸指数R=CN0/0H=1.35 (摩尔比)，取100份中包含了上述摩尔比的生物多元醇和多亚甲基多苯基异氰酸酯。生物多元醇是羟基化大豆油和羟基化亚麻油按照1:1的质量配比而成。首先，计量生物多元醇在140°C条件下，与20份改性剂DOPO反应，制备改性生物多元醇，以此来改进与甲阶酚醛树脂的相容性。接下来，往改性生物多元醇添加6份开孔剂聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚、5份均泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚、12份发泡剂(由2份水和10份环戊烷组成)、0.6份催化剂A (由0.4份三亚乙基二胺和0.2份辛酸亚锡组成)、8份催化剂B (由2份磷酸和6份磺酸组成)后，搅拌均匀备用，接着加入30份甲阶酚醛树月旨，搅拌均匀备用。最后，加入计量多亚甲基多苯基异氰酸酯，快速搅拌均匀，浇注到预热并涂有脱模剂的平板模具中，在60°C下发泡30min，熟化lh，出模成聚氨酯/酚醛树脂复合保温板材。图1，是没加改性剂的聚氨酯/酚醛树脂复合材料，由图可知，材料内部分布有很多团聚的小点，疑似为酚醛树脂颗粒，可见，酚醛树脂与聚氨酯的相容性不好，发泡后，材料出现明显的相分离。图2，是添加改性剂的聚氨酯/酚醛树脂复合材料，由图可知，材料内部整齐均匀，形成均一相体系，可见，添加的改性剂，能很好的改善酚醛树脂与聚氨酯的相容性。
[0039]附表
[0040]表1上述实例的性能测试
[0041]
【权利要求】
1.一种可再生资源基外墙保温材料，其特征在于由下列质量份数的原料制备而成: 生物多元醇+多亚甲基多苯基异氰酸酯100份 甲阶酚醛树脂10~40份开孔剂2~6份均泡剂2~5份发泡剂4~12份 催化剂A0.1~0.6份催化剂B3~8份改性剂5~30份。
2.根据权利要求1所述的一种可再生资源基外墙保温材料，其特征在于其中所述的生物多元醇和多亚甲基多苯基异氰酸酯总质量100份，两者比例按照异氰酸酯指数R=CNO/OH=0.95~1.35 (摩尔比)进行配比； 其中所述的生物多元醇是蓖麻油、羟基化亚麻油、羟基化桐油、羟基化大豆油、羟基化棕榈油的一种或是几种。
3.根据权利要求1所述的一种可再生资源基外墙保温材料，其特征在于其中所述的开孔剂是液体石蜡、聚丁二烯、聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚的一种或是几种； 其中所述的均泡剂是硅油、吐 温、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或是几种； 其中所述的发泡剂是水、正戊烷、异戊烷、环戊烷及二氯甲烷的一种或是几种； 其中所述的催化剂A是三亚乙基二胺、双(二甲氨基乙基)醚、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡的一种或是几种； 其中所述的催化剂B，是无机酸和有机酸的混合物，无机酸是硫酸、盐酸、磷酸、硝酸的一种或是几种，有机酸是苯磺酸、草酸、甲苯磺酸、乙酸的一种或是几种。
4.权利要求1所述的一种可再生资源基外墙保温材料的制备方法，按照下述步骤进行: (1)按照异氰酸酯指数R=CN0/0H=0.95~1.35 (摩尔比)，取100份中包含了上述摩尔比的生物多元醇和多亚甲基多苯基异氰酸酯； (2)将生物多元醇在100~180°C条件下，与5~30份改性剂反应，制备改性生物多元醇，以此来改进与甲阶酚醛树脂的相容性； (3)往改性生物多元醇添加计量开孔剂、均泡剂、发泡剂、催化剂A、催化剂B后，搅拌均匀备用，接着加入甲阶酚醛树脂10~40份，搅拌均匀备用； (4)最后加入计量多亚甲基多苯基异氰酸酯，快速搅拌均匀，浇注到预热并涂有脱模剂的平板模具中，在30~60°C下发泡30min，熟化lh，出模成聚氨酯/酚醛树脂复合保温板材。
5.根据权利要求4所述的一种可再生资源基外墙保温材料的制备方法，其中步骤(2)中所述改性剂为9，10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物。
6.根据权利要求4所述的一种可再生资源基外墙保温材料的制备方法，其特征在于其中步骤(2)所述温度是100~180°C。
【文档编号】C08L75/14GK103483807SQ201310399691
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】王标兵, 张楠, 李志超, 张独伊, 张辉, 董思堃 申请人:常州大学