专利名称：一种聚氨酯水泥泡沫保温防火材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的是ー种具有防火保温功能的建筑材料及其制备方法，尤其涉及的是一种聚氨酯水泥泡沫保温防火材料及其制备方法。
背景技术：
传统的聚苯こ烯和聚氨酯等有机保温材料具有较强的抵抗外力的能力，还具有质量轻、导热系数低、耐热性好等优点，在现有节能建筑中运用广泛。然而普遍存在保温与防火不能兼顾的缺点，在燃烧时释放大量热量、产生大量有毒烟气，不仅会加速大火蔓延，而且容易造成被困人员及救援人员伤亡。传统的岩矿棉和玻璃棉等无机材料具有耐酸碱、耐腐蚀、稳定性高，耐老化等优点。但表现在泡沫较脆，易粉化，強度低等方面缺点，还存在粉尘和细小纤维等方面缺点，既污染空气又易滋生细菌，早已成为危害人们健康的隐患，而且 保温隔热性能有限，应用范围受到限制。在当前形势下，通过将有机材料和无机材料相结合，制备有机无机复合材料，发挥出各自的优点，克服各自的不足，是未来保温防火材料发展的重要方向。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种聚氨酯水泥泡沫保温防火材料及其制备方法，通过在水泥中引入大量气泡和少量的聚氨酯，实现防火保温。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括按重量计，水泥50 70份、水27 32份、发泡剂I. 5 2份、早强剂O. 2 O. 5份、减水剂O. 5 I. 5份、水溶性聚氨酯5 25份。所述水泥选自硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、硫酸盐水泥中的ー种或多种。作为一种优选方式,所述水为温度为30 50°C的温水。作为ー种优选方式，所述发泡剂为双氧水或铝粉。作为ー种优选方式，所述早强剂为三こ醇胺或硫酸钠。作为ー种优选方式，所述减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物。所述水溶性聚氨酯包括如下成分，聚こニ醇单甲醚ニ甘醇异氰酸酯的摩尔比为(I 4) 1 (1. 5 ~ 3)。作为ー种优选方式，所述异氰酸酯为异佛尔酮ニ异氰酸。所述水溶性聚氨酯的制备过程包括以下步骤(I)将ニ甘醇经4A分子筛浸泡后，与异氰酸酯在氮气保护的条件下反应制得聚氨酯预聚体，ニ甘醇和异氰酸酯的反应时间为3 5小时，温度在70 90°C ；(2)聚こニ醇单甲醚抽真空脱水后与步骤(I)制得的聚氨酯预聚体在氮气保护下100 120°C反应4 6h，将产物的温度降至40 50°C，按照固含量50 60%加水稀释制得水溶性聚氨酷。一种聚氨酯水泥泡沫保温防火材料的制备方法，包括以下步骤
(I)将水加入水泥中进行搅拌，直至搅拌均匀；(2)将水溶性聚氨酯加入到上述水泥浆料中，继续搅拌至混合均匀；(3)将减水剂、早强剂和发泡剂依次加入步骤(2)形成的混合物中搅拌均匀，时间各为5 8分钟；(4)待步骤(3)的混合物固化成型即制得的聚氨酯水泥泡沫。本发明相比现有技术具有以下优点本发明的聚氨酯水泥泡沫保温防火材料，是以水泥中引入大量微小、稳定、封闭的气泡和少量的聚氨酯，将其均匀地分散在水泥基材中，形成聚氨酯水泥泡沫保温防火材料，克服无机材料易粉化，強度低、保温效果差等缺点，具有轻质、隔音、耐高温、弾性模量大、耐腐蚀、耐久等优点。
图I是实施例I水溶性聚氨酯膜红外光谱(FT-IR)的测试图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例I本实施例首先制备水溶性聚氨酯( I)将ニ甘醇经4A分子筛浸泡48 h后，与异佛尔酮ニ异氰酸在氮气保护的条件下反应制得聚氨酯预聚体，ニ甘醇和异佛尔酮ニ异氰酸的摩尔比为I: I. 5，反应时间为3h，温度在70°C ；(2)聚こニ醇单甲醚110°C下抽真空脱水2h后与步骤(I)制得的聚氨酯预聚体在氮气保护下100°c反应4h，将产物的温度降至40°C，按照固含量50 60%加水稀释制得水溶性聚氨酯，聚こニ醇单甲醚和ニ甘醇的摩尔比为1:1。对本实施例制得的水溶性聚氨酯的结构表征由红外光谱仪(Bruker，Vector-22)进行检测，图I中聚氨酯特征吸收峰分别为3310 CnT1为N-H的伸缩振动峰、1560 cnT1为N-H的弯曲振动峰、1712 cnT1为C=O伸缩振动峰、1118 cnT1为C-O-C伸缩振动峰。一种聚氨酯水泥泡沫保温防火材料的制备方法，包括以下步骤(I)将按重量计的30°C的温水27份加入硫铝酸盐水泥50份中进行搅拌，直至搅拌均匀；(2)将上述水溶性聚氨酯按重量计5份加入到上述水泥浆料中，继续搅拌至混合均匀；(3)将按重量计的萘磺酸盐甲醛缩合物O. 5份、三こ醇胺O. 2份和双氧水I. 5份依次加入步骤(2)形成的混合物中搅拌均匀，时间各为5分钟；(4)将步骤(3)搅拌好的防火保温材料注入模具，放入水泥标准养护箱中养护。參照JG 158-2004标准对聚氨酯水泥泡沫保温防火材料导热系数及抗压强度和干密度进行测试；參照GB/T 20473-2006标准对燃烧性能进行测试。测得28天聚氨酯水泥泡沫保温防火材料的抗压强度、导热系数、干密度和燃烧性能等级分别是O. 53MPa、213 kg/m3、0. 045ff(m · K)和八级。实施例2本实施例首先制备水溶性聚氨酯( I)将ニ甘醇经4Α分子筛浸泡48 h后，与异佛尔酮ニ异氰酸在氮气保护的条件下反应制得聚氨酯预聚体，ニ甘醇和异佛尔酮ニ异氰酸的摩尔比为1:3，反应时间为5h，温度在90 0C ；(2)聚こニ醇单甲醚110°C下抽真空脱水3h后与步骤(I)制得的聚氨酯预聚体在氮气保护下120°C反应6h，将产物的温度降至50°C，按照固含量50 60%加水稀释制得水溶性聚氨酯，聚こニ醇单甲醚和ニ甘醇的摩尔比为4:1。—种聚氨酯水泥泡沫保温防火材料的制备方法，包括以下步骤 (I)将按重量计的50°C的温水32份加入硅酸盐水泥70份中进行搅拌，直至搅拌均匀；(2)将上述水溶性聚氨酯按重量计25份加入到上述水泥浆料中，继续搅拌至混合均匀；(3)将按重量计的萘磺酸盐甲醛缩合物I. 5份、硫酸钠O. 5份和铝粉2份依次加入步骤(2)形成的混合物中搅拌均匀，时间各为8分钟；(4)将步骤(3)搅拌好的防火保温材料注入模具，放入水泥标准养护箱中养护。參照JG 158-2004标准对聚氨酯水泥泡沫保温防火材料导热系数及抗压强度和干密度进行测试；參照GB/T 20473-2006标准对燃烧性能进行测试。测得28天聚氨酯水泥泡沫保温防火材料的抗压强度、导热系数、干密度和燃烧性能等级分别是O. 73MPa、205kg/m3、O. 04Iff (m · K)和 A 级。实施例3本实施例首先制备水溶性聚氨酯(I)将ニ甘醇经4A分子筛浸泡48 h后，与异佛尔酮ニ异氰酸在氮气保护的条件下反应制得聚氨酯预聚体，ニ甘醇和异佛尔酮ニ异氰酸的摩尔比为1:2，反应时间为4h，温度在80°C ；(2)聚こニ醇单甲醚110°C下抽真空脱水2. 5h后与步骤(I)制得的聚氨酯预聚体在氮气保护下110°C反应5h，将产物的温度降至45°C，按照固含量50 60%加水稀释制得水溶性聚氨酯，聚こニ醇单甲醚和ニ甘醇的摩尔比为2:1。—种聚氨酯水泥泡沫保温防火材料的制备方法，包括以下步骤(I)将按重量计的40°C的温水30份加入硫酸盐水泥60份中进行搅拌，直至搅拌均匀；(2)将上述水溶性聚氨酯按重量计10份加入到上述水泥浆料中，继续搅拌至混合均匀；(3)将按重量计的萘磺酸盐甲醛缩合物I份、硫酸钠O. 3份和铝粉I. 7份依次加入步骤(2)形成的混合物中搅拌均匀，时间各为6分钟；(4)将步骤(3)搅拌好的防火保温材料注入模具，放入水泥标准养护箱中养护。參照JG 158-2004标准对聚氨酯水泥泡沫保温防火材料导热系数及抗压强度和干密度进行测试；參照GB/T 20473-2006标准对燃烧性能进行测试。测得28天聚氨酯水泥泡沫保温防火材料的抗压强度、导热系数、干密度和燃烧性能等级分别是O. 68MPa、198kg/m3、
O.043ff(m · K)和 A 级。实施例4本实施例首先制备水溶性聚氨酯(I)将ニ甘醇经4A分子筛浸泡48 h后，与异佛尔酮ニ异氰酸在氮气保护的条件下反应制得聚氨酯预聚体，ニ甘醇和异佛尔酮ニ异氰酸的摩尔比为1:2. 5，反应时间为3. 5h，温度在 75 0C ；(2)聚こニ醇单甲醚110°C下抽真空脱水2h后与步骤(I)制得的聚氨酯预聚体在氮气保护下115°C反应4. 5h，将产物的温度降至42°C，按照固含量50 60%加水稀释制得水溶性聚氨酯，聚こニ醇单甲醚和ニ甘醇的摩尔比为3:1。一种聚氨酯水泥泡沫保温防火材料的制备方法，包括以下步骤(I)将按重量计的45°C的温水28份加入硫酸盐水泥65份中进行搅拌，直至搅拌均匀；(2)将上述水溶性聚氨酯按重量计20份加入到上述水泥浆料中，继续搅拌至混合均匀；(3)将按重量计的萘磺酸盐甲醛缩合物O. 9份、三こ醇胺O. 4份和双氧水I. 8份依次加入步骤(2)形成的混合物中搅拌均匀，时间各为7分钟；(4)将步骤(3)搅拌好的防火保温材料注入模具，放入水泥标准养护箱中养护。參照JG 158-2004标准对聚氨酯水泥泡沫保温防火材料导热系数及抗压强度和干密度进行测试；參照GB/T 20473-2006标准对燃烧性能进行测试。测得28天聚氨酯水泥泡沫保温防火材料的抗压强度、导热系数、干密度和燃烧性能等级分别是O. 88MPa、210kg/m3、
O.042ff(m · K)和 A 级。
权利要求
1.一种聚氨酯水泥泡沫保温防火材料，其特征在于，包括按重量计，水泥50 70份、水.27 32份、发泡剂I. 5 2份、早强剂O. 2 O. 5份、减水剂O. 5 I. 5份、水溶性聚氨酯.5 25份。
2.根据权利要求I所述的聚氨酯水泥泡沫保温防火材料，其特征在于所述水泥选自硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、硫酸盐水泥中的一种或多种。
3.根据权利要求I所述的聚氨酯水泥泡沫保温防火材料，其特征在于所述水为温度为30 50°C的温水。
4.根据权利要求I所述的聚氨酯水泥泡沫保温防火材料，其特征在于所述发泡剂为双氧水或铝粉。
5.根据权利要求I所述的聚氨酯水泥泡沫保温防火材料，其特征在于所述早强剂为三乙醇胺或硫酸钠。
6.根据权利要求I所述的聚氨酯水泥泡沫保温防火材料，其特征在于所述减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物。
7.根据权利要求I所述的聚氨酯水泥泡沫保温防火材料，其特征在于所述水溶性聚氨酯包括如下成分，聚乙二醇单甲醚二甘醇异氰酸酯的摩尔比为(I 4): I :(I. 5 3)。
8.根据权利要求7所述的聚氨酯水泥泡沫保温防火材料，其特征在于所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸。
9.根据权利要求7所述的聚氨酯水泥泡沫保温防火材料，其特征在于，所述水溶性聚氨酯的制备过程包括以下步骤 (1)将二甘醇经4A分子筛浸泡后，与异氰酸酯在氮气保护的条件下反应制得聚氨酯预聚体，二甘醇和异氰酸酯的反应时间为3 5小时，温度在70 90°C ； (2)聚乙二醇单甲醚抽真空脱水后与步骤(I)制得的聚氨酯预聚体在氮气保护下.100 120°C反应4 6h，将产物的温度降至40 50°C，按照固含量50 60%加水稀释制得水溶性聚氨酯。
10.一种如权利要求I所述的聚氨酯水泥泡沫保温防火材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)将水加入水泥中进行搅拌，搅拌均匀； (2)将水溶性聚氨酯加入到上述水泥浆料中，继续搅拌至混合均匀； (3)将减水剂、早强剂和发泡剂依次加入步骤(2)形成的混合物中搅拌均匀，时间各为.5 8分钟； (4)待步骤(3)的混合物固化成型即制得的聚氨酯水泥泡沫。
全文摘要
本发明公开了一种聚氨酯水泥泡沫保温防火材料及其制备方法，包括按重量计，水泥50～70份、水27～32份、发泡剂1.5～2份、早强剂0.2～0.5份、减水剂0.5～1.5份、水溶性聚氨酯5～25份。本发明的聚氨酯水泥泡沫保温防火材料，是以水泥中引入大量微小、稳定、封闭的气泡和少量的聚氨酯，将其均匀地分散在水泥基材中，形成聚氨酯水泥泡沫保温防火材料，克服无机材料易粉化，强度低、保温效果差等缺点，具有轻质、隔音、耐高温、弹性模量大、耐腐蚀、耐久等优点。
文档编号C04B38/02GK102701687SQ20121021962
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者付昌春, 罗俊杰, 罗志勇, 胡先海 申请人:安徽省思维新型建材有限公司