本发明属于外墙体保温材料技术领域，具体涉及一种聚氨酯绝热保温材料及其制备方法。
背景技术：
硬质聚氨酯泡沫材料因具有较低的导热系数，已经成为现今不可替代的保温绝热材料，被广泛应用于建筑、航天航空、交通运输、化工等领域。聚氨酯泡沫的密度通常比以cfc-11(即三氯氟甲烷)体系为发泡剂制备的聚氨酯泡沫的密度高10％左右，而且用戊烷作为发泡剂制备的聚氨酯泡沫在聚酯多元醇中溶解性差。采用水和超临界co2为发泡剂制备的聚氨酯泡沫，在低密度时，强度、尺寸稳定性和绝热性能都比较差，且在制备过程中需消耗较多的异氰酸酯。此外，co2分子体积较小，易从泡孔中缓慢逸出，导致泡沫的绝热性能下降。hfcs类发泡剂的气相导热系数比戊烷低，与hcfc-141b类的接近但稍高一点。hfcs类发泡剂与戊烷相比安全性更高，且低毒、零odp值。hfcs中的hfc-365mfc(即1，1，1，3，3-五氟丁烷)气相导热系数低，25℃时只有10.6mw/m·k，且具有较高的沸点(40.2℃)，可以在常温常压下作为发泡剂使用制备聚氨酯泡沫。
未经增强的硬质聚氨酯泡沫由于压缩强度较低，限制了其应用范围。增强聚氨酯泡沫的有效途径是在反应原料中添加无机增强剂填料，然而用做增强剂的无机填料往往具有较高的导热系数，使得增强泡沫的力学性能的同时削弱了其绝热性能。
cn101139186a公开了一种发泡聚氨酯、膨胀珍珠岩复合保温板及其生产工艺，其使用的珍珠岩颗粒粒径范围较大，为1～12mm，添加质量为聚氨酯反应原料的3～4倍，得到的聚氨酯泡沫材料导热系数较高，达到46～60mw/m·k，并且密度较大。cn102531467a公开了一种发泡聚氨酯、膨胀珍珠岩复合保温阻燃板及其制备方法，但是其使用的发泡剂不是环保型的发泡剂，并且得到的聚氨酯泡沫材料导热系数较高，为24～42mw/m·k，失去了聚氨酯泡沫材料本身的优异的绝热性能。
技术实现要素：
针对目前国内外结合聚氨酯硬泡保温系统的存在的主要问题，结合目前聚氨酯硬泡防火阻燃技术的研究进展，聚氨酯保温材料达到国标b1级或更高的防火等级，单一的添加阻燃剂技术不能解决问题，并且存在聚氨酯硬泡保温材料防火阻燃性能与力学性能相互矛盾的问题，本发明提出一种聚氨酯绝热保温材料，该复合材料提高阻燃性同时保持其优异的压缩性能以及绝热性能。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种聚氨酯绝热保温材料，由a组分和b组分组成，按照重量份数计算，a组分由二溴季戊二醇型环氧树脂7～20份、聚酯多元醇30～50份、聚醚多元醇20～40份、改性膨胀珍珠岩5～10份、催化剂20～40份、阻燃剂15～30份、稳定剂1～3份以及发泡剂15～30份组成，b组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，所述发泡剂由五氟丙烷1～5份、五氟丁烷6～12份与戊烷2～6份组成，所述改性膨胀珍珠岩主要由膨胀珍珠岩、丙烯酸树脂乳液、硅烷偶联剂以及有机硅憎水剂制备得到。
优选地，所述改性膨胀珍珠岩的制备方法为：
将膨胀珍珠岩加入到丙烯酸树脂乳液中搅拌均匀，然后加入硅烷偶联剂与有机硅憎水剂，水浴加热至50℃～70℃，充分搅拌，反应2～3h，然后捞出烘干即可。
优选地，所述硅烷偶联剂选自kh550、kh560或者kh570，所述有机硅憎水剂为三乙氧基硅烷。
优选地，所述催化剂为月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、醋酸锡、二乙酸二丁基锡或二乙酸二辛基锡。
优选地，所述阻燃剂为磷酸三(2-氯乙基)酯、甲基磷酸二甲酯、三(2，3-二溴丙基)聚异氰脲酸酯或三溴新戊醇。
优选地，稳定剂为硅油，所述戊烷为环戊烷或者正戊烷。
本发明的另一个目的是提供一种聚氨酯绝热保温材料的制备方法，包括以下步骤：
将二溴季戊二醇型环氧树脂、聚酯多元醇、聚醚多元醇、戊烷与五氟丁烷预混合，同时加入改性膨胀珍珠岩、稳定剂、催化剂、阻燃剂和五氟丙烷得到a组分，将多苯基多亚甲基多异氰酸酯作为b组分，将a组分与b组分混合发泡，异氰酸酯指数为1.05～1.15，得到聚氨酯绝热保温材料。
优选地，a组分与b组分的混合重量比为1∶1～1.6。
本发明采用环氧树脂改性聚氨酯硬泡的主要目的为环氧基团与异氰酸酯反应生成高耐热的聚噁唑酮化合物，因此引入不同的环氧树脂可以得到不同耐热性的聚氨酯泡沫塑料；如果采用普通的环氧树脂会降低聚氨酯硬泡的阻燃性能，因此本发明采用已经市场化的阻燃性环氧树脂二溴季戊二醇型环氧树脂，即提高聚氨酯硬泡的耐热性又提高其阻燃性。
在本发明中，所述的阻燃剂为磷酸三(2-氯乙基)酯、甲基磷酸二甲酯、三(2.3二溴丙基)聚异氰脲酸酯或三溴新戊醇，这些阻燃剂属于添加型或反应型阻燃剂，与聚氨酯体系相容性好，加入后体系能保持长时间的稳定性，并且对聚氨酯硬泡本身的力学性能影响较小，在聚氨酯硬泡系统中使用阻燃抑烟效果显著。
本发明的有益效果：
本发明的聚氨酯保温材料通过对普通膨胀珍珠岩进行改性，解决了普通膨胀珍珠岩吸水率高导致的保温材料压缩性能降低。本发明的保温材料的压缩强度大于等于0.6mpa，并且保持绝热性能，导热系数为13～15mw/m·k。
具体实施方式
实施例1
改性膨胀珍珠岩的制备方法为：
将膨胀珍珠岩加入到丙烯酸树脂乳液中搅拌均匀，然后加入kh550与三乙氧基硅烷，水浴加热至50℃，充分搅拌，反应3h，然后捞出烘干即可。
实施例2
改性膨胀珍珠岩的制备方法为：
将膨胀珍珠岩加入到丙烯酸树脂乳液中搅拌均匀，然后加入kh560与三乙氧基硅烷，水浴加热至70℃，充分搅拌，反应2h，然后捞出烘干即可。
实施例3
一种聚氨酯绝热保温材料，由a组分和b组分组成，按照重量份数计算，a组分由二溴季戊二醇型环氧树脂15份、聚酯多元醇40份、聚醚多元醇30份、实施例1的改性膨胀珍珠岩7份、月桂酸二丁基锡1份、甲基磷酸二甲酯15份、硅油1份以及发泡剂15份组成，b组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，所述发泡剂由五氟丙烷1份、五氟丁烷6份与环戊烷4份组成。a组分与b组分的混合重量比为1∶1。
制备方法：将二溴季戊二醇型环氧树脂、聚酯多元醇、聚醚多元醇、环戊烷与五氟丁烷预混合，同时加入实施例1的改性膨胀珍珠岩、硅油、月桂酸二丁基锡、甲基磷酸二甲酯和五氟丙烷得到a组分，将多苯基多亚甲基多异氰酸酯作为b组分，将a组分与b组分混合发泡，异氰酸酯指数为1.05，得到聚氨酯绝热保温材料。
实施例4
一种聚氨酯绝热保温材料，由a组分和b组分组成，按照重量份数计算，a组分由二溴季戊二醇型环氧树脂7份、聚酯多元醇30份、聚醚多元醇40份、实施例2的改性膨胀珍珠岩5份、辛酸亚锡2份、磷酸三(2-氯乙基)酯24份、硅油2份以及发泡剂24份组成，b组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，所述发泡剂由五氟丙烷3份、五氟丁烷9份与正戊烷2份组成。a组分与b组分的混合重量比为1∶1.4。
制备方法：将二溴季戊二醇型环氧树脂、聚酯多元醇、聚醚多元醇、正戊烷与五氟丁烷预混合，同时加入实施例2的改性膨胀珍珠岩、硅油、辛酸亚锡、磷酸三(2-氯乙基)酯和五氟丙烷得到a组分，将多苯基多亚甲基多异氰酸酯作为b组分，将a组分与b组分混合发泡，异氰酸酯指数为1.1，得到聚氨酯绝热保温材料。
实施例5
一种聚氨酯绝热保温材料，由a组分和b组分组成，按照重量份数计算，a组分由二溴季戊二醇型环氧树脂20份、聚酯多元醇50份、聚醚多元醇20份、实施例1的改性膨胀珍珠岩10份、二乙酸二辛基锡4份、三溴新戊醇30份、硅油3份以及发泡剂30份组成，b组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，所述发泡剂由五氟丙烷5份、五氟丁烷12份与环戊烷6份组成。a组分与b组分的混合重量比为1∶1.6。
制备方法：将二溴季戊二醇型环氧树脂、聚酯多元醇、聚醚多元醇、环戊烷与五氟丁烷预混合，同时加入改性膨胀珍珠岩、硅油、二乙酸二辛基锡、三溴新戊醇和五氟丙烷得到a组分，将多苯基多亚甲基多异氰酸酯作为b组分，将a组分与b组分混合发泡，异氰酸酯指数为1.15，得到聚氨酯绝热保温材料。
试验例
将实施例3～5制备得到的聚氨酯绝热保温材料进行抗压强度以及氧化指数等性能测定，结果见表1。
表1实施例3～5聚氨酯绝热保温材料性能参数
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。