本发明属于一种氨酯保温外衣及其制备方法，特别是关于一种高阻燃高强度聚氨酯保温外衣及其制备方法。
背景技术：
保温阻燃节能材料对于一些场所和设备而言至关重要，尤其是对保温阻燃要求高的场所和设备如冷库、冰箱、天然气运输罐体、管道等，因此保温阻燃材料的选用至关重要。由于聚氨酯具有其他材料不可比拟的保温性能，已经广泛应用于建筑物的屋顶、墙体、天花板、地板、门窗的保温隔热等关键建筑物部位，其需求呈现快速增长的趋势。随着一些场所或设备对保温阻燃要求的提高，单纯的聚氨酯并不能满足保温阻燃高强度的需求，需要对聚氨酯保温阻燃材料再优化或设计形成一种高阻燃高强度聚氨酯保温外衣。
现有的罐体或者管道的外衣制备先喷涂聚氨酯发泡层，然后在聚氨酯发泡层外喷涂聚脲层，再用铁皮裁切包覆在聚脲层外。其阻燃性能差、强度低、保温性差、施工慢。
中文专利CN103863714B提供一种阻燃高强度保温聚脲外衣，包括聚氨酯发泡层、第一聚脲层、钢丝网和第二聚脲层，其聚氨酯涂层材料由多元醇和异氰酸酯混合组成，在其实验条件下无法实现聚氨酯涂层材料优异的阻燃性能、高强度，无法提供优异的保温性能，施工慢。
中文专利CN104452987A提供一种改进的复合型聚氨酯保温板，它包括从外到内依次紧密粘结的第一防护层、第一聚氨酯层、气凝胶层、第二聚氨酯层、第二防护层，防护层为玻璃钢、铝合金、镁合金、ABS工程塑料、HDPE塑料、PC塑料或FRP塑料，凝胶层为硅系气凝胶层，第一聚氨酯层厚度为2～80mm，所述第二聚氨酯层厚度为2～80mm。但是在其实验条件下其阻燃性能差、强度低、保温性能差、施工慢。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题之一是解决现有技术中聚氨酯保温外衣具有阻燃性能差、强度低、保温性能差、施工慢的问题，提供一种新的高阻燃高强度聚氨酯保温外衣。该聚氨酯保温外衣具有优异的保温性能、高强度、优异的阻燃性能，施工快的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的高阻燃高强度聚氨酯保温外衣的制备方法。
为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种高阻燃高强度聚氨酯保温外衣，由内至外依次包括聚氨酯发泡层(1)、全覆盖或局部覆盖的钢丝网或玻纤网材料(2)、聚氨酯泡沫层(3)、选自玻璃钢、金属板材或者阻燃工程塑料保护层(4)，设置于保护物体的外表面；
其中聚氨酯发泡层(1)和聚氨酯发泡层(3)材料至少一个由组分A和组分B组成，组分A与组分B的重量比为1：1～1.1，其中：组分A以重量百分比计包括：聚醚多元醇Ⅰ：10～20％，密胺多元醇：10～30％，聚醚多元醇Ⅱ：10～30％，聚酯多元醇：10～20％，泡沫稳定剂：1～3％，催化剂：2～4％，阻燃剂：15～30％，物理发泡剂：10～20％，水：0.1～1.5％，助剂：0.1～1％；其中组分A中：聚醚多元醇Ⅰ为4～5.5官能度，数均分子量为300～800的聚醚多元醇；聚醚多元醇Ⅱ为2～3官能度，羟值为100-500mgKOH/g，含有1％-15％(质量百分比)磷元素或含有5％-48％(质量百分比)卤素中的至少一种的聚醚多元醇；密胺多元醇官能度为3～3.5，羟值为200～220mgKOH/g，粘度为5000～7000mpa.s，水分质量百分含量≤0.3％；聚酯多元醇为2～3官能度，羟值为240～550的聚酯多元醇；泡沫稳定剂为非水解硅碳类表面活性剂或聚硅氧烷型表面活性剂中的至少3种；物理发泡剂为氟化烷烃；催化剂为胺类催化剂或金属催化剂中的至少一种；阻燃剂为磷酸酯类化合物；助剂选自色浆或抗氧剂或分散剂中至少一种；组分B为多次甲基多苯基多异氰酸酯。
上述技术方案中，优选地，保护层(4)选自金属钢、铝合金、铝、镁合金、阻燃ABS、阻燃聚丙烯或阻燃聚乙烯。
上述技术方案中，优选地，聚氨酯发泡层(1)的厚度为50-200mm,聚氨酯发泡层(3)的厚度为50-200mm。
上述技术方案中，优选地，钢丝网(2)材质选用不锈钢，孔径为1-10mm；所述玻纤材料选用耐碱玻纤网格布，网孔中心距为2-10mm*2-10mm。
上述技术方案中，优选地，聚氨酯发泡层(1)和聚氨酯发泡层(3)材料相同。
上述技术方案中，优选地，物理发泡剂为一氟二氯乙烷、1,1,1,3,3-五氟丁烷、1,1,1,3,3-五氟丙烷、1,1,1,2-四氟乙烷、二氟乙烷或七氟丙烷中的至少一种；色浆为TEGOCOLOR公司的Black HI、Blue2或宝美施公司的031-9NN015中的至少一种；抗氧剂为抗氧剂245、抗氧剂1010或抗氧剂1035中的至少一种；分散剂为OMG Borchers公司的Gen0451或Ger0851中的至少一种；所述催化剂为乙酸钾、异辛酸钾、三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡、N，N’，N”-三(二甲基氨基丙基)六氢三嗪、三-3-二甲基氨基丙胺、五甲基二乙三胺或五甲基二丙三胺中的至少三种；所述磷酸酯类化合物为三(2-氯乙基) 磷酸酯、三(2-氯异丙基)磷酸酯、三(1,3-二氯异丙基)磷酸酯、乙基磷酸二乙酯、磷酸三乙酯或丙基磷酸二甲酯中的至少一种。
为解决上述技术问题之二，本发明提供的技术方案如下：一种高阻燃高强度聚氨酯保温外衣的制备方法，包括以下步骤：
(1)第一层聚氨酯喷涂
聚氨酯发泡层(1)和聚氨酯发泡层(3)材料至少一个由组分A和组分B组成，组分A与组分B的重量比为1：1～1.1，其中：组分A以重量百分比计包括：聚醚多元醇Ⅰ：10～20％，密胺多元醇：10～30％，聚醚多元醇Ⅱ：20～30％，聚酯多元醇：10～20％，泡沫稳定剂：1～3％，催化剂：2～4％，阻燃剂：15～30％，物理发泡剂：10～20％，水：0.1～1.5％，助剂：0.1～1％；其中组分A中：聚醚多元醇Ⅰ为4～5.5官能度，数均分子量为300～500的聚醚多元醇；聚醚多元醇Ⅱ为2～3官能度，羟值为100-500mgKOH/g，含有1％-15％(质量百分比)磷元素或含有5％-48％(质量百分比)卤素中的至少一种的聚醚多元醇；密胺多元醇官能度为3～3.5，羟值为200～220mgKOH/g，粘度为5000～7000mpa.s，水分质量百分含量≤0.3％；聚酯多元醇为2～3官能度，羟值为240～550的聚酯多元醇；泡沫稳定剂为非水解硅碳类表面活性剂或聚硅氧烷型表面活性剂中的至少3种；物理发泡剂为氟化烷烃；催化剂为胺类催化剂或金属催化剂的至少一种；阻燃剂为磷酸酯类催化剂；助剂选自色浆或抗氧剂或分散剂中至少一种；组分B为多次甲基多苯基多异氰酸酯；
(2)钢丝网或玻纤材料铺设
在第一层聚氨酯发泡层外全覆盖或局部覆盖的钢丝网或玻纤网材料，覆盖时将钢丝网或玻纤网固定好；
(3)第二层聚氨酯喷涂
进行第二层聚氨酯喷涂，第二层聚氨酯喷涂时使聚氨酯能够穿透钢丝网或玻纤网；
(4)铺设保护层
在第二层聚氨酯发泡层外铺设玻璃钢、金属板材或者阻燃工程塑料保护层。
本发明中，聚氨酯发泡层(1)和发泡层(3)涂层材料由组分A和组分B组成，其中组分A采用了聚醚多元醇Ⅱ为2～3官能度，羟值为100-500mgKOH/g，含有1％-15％(质量百分比)磷元素或含有5％-48％(质量百分比)卤素中的至少一种的聚醚多元醇，该聚醚多元醇具有优异的阻燃性能，组分A中采用了密胺多元醇三聚氰胺基聚醚多元醇官能度为3～3.5，羟值为200～220mgKOH/g，粘度为5000～7000mpa.s，水分质量百分含量≤0.3％，该密胺多元醇具有高强度性及良好的阻燃性能，从而由组分A和组分B形成的聚氨酯涂层具有更优异的保温性能、高强度、优异的阻燃性能。
同时该聚氨酯保温外衣全覆盖或局部覆盖的钢丝网或玻纤材料(2)、玻璃钢、金属板材或者阻燃工程塑料保护层(4)，使得聚氨酯保温外衣具有优异的保温性能、高强度、优异的阻燃性能，施工快，取得了较好的技术效果。
附图说明，图1为高阻燃高强度聚氨酯保温外衣，图1中(1)为聚氨酯发泡层，(2)为全覆盖或局部覆盖的钢丝网或玻纤网材料，(3)为聚氨酯泡沫层，(4)为保护层选自玻璃钢、金属板材或者阻燃工程塑料。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
实施例1
一种阻燃高强度聚氨酯保温外衣及其制备方法，
1,在基材表面涂覆聚氨酯发泡层(1)、全覆盖钢丝网(2)、聚氨酯泡沫层(3)、玻璃钢保护层(4)。
其中聚氨酯发泡层(1)和聚氨酯发泡层(3)材料相同，由组分A和组分B组成，制备组分A：100kg：分别称量聚醚多元醇Ⅰ：GR403(上海高桥[1]，官能度为4，数均分子量为300)、15kg，聚醚多元醇Ⅱ：Saytex RB79(美国特种化学品(雅宝)集团，官能度为2，羟值235mgKOH/g,含卤素46％质量百分比)、10kg，密胺多元醇：EDS5083(江苏长能节能新材料科技有限公司，官能度为3，羟值为220mgKOH/g，粘度为7000mpa.s，水分质量百分含量为0.2％)、25kg,聚酯多元醇：PS3152(南京斯泰潘[2]，官能度为2.5，羟值为315)、15kg，非水解硅碳类表面活性剂：B8545(赢创[3])、1kg,催化剂五甲基二乙烯三胺、三乙烯二胺、N，N-二甲基环己胺、二月桂酸二丁基锡的混合催化剂分别为1kg,0.8kg,1kg,0.2kg阻燃剂三(2-氯异丙基)磷酸酯：三(2-氯异丙基)磷酸酯(TCPP)(江苏雅克[4])、12.8kg,物理发泡剂一氟二氯乙烷(141B)：17kg，水：1kg，色浆031-9NN015(宝美施[5])：0.2kg；将称量好的聚醚多元醇Ⅰ、密胺多元醇、聚醚多元醇Ⅱ、聚酯多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、阻燃剂、物理发泡剂、水、色浆，依次加入反应釜中，在常温下搅拌1小时，充分混合；称量组分B为多次甲基多苯基多异氰酸酯PM200：110kg；将组分A与组分B按照重量比1：1.1，通过高压喷涂机均匀混合，雾化发泡，泡沫迅速成型熟化，制得聚氨酯硬泡保温材料，高压喷涂机操作条件为：经调试设备的压力和温度，达到喷涂雾化要求。喷枪口与基面距离宜为500～800mm，移动速度必须均匀。喷涂施工环境温度宜为10～35℃，相对湿度应小于85％，施工时风速不宜超过5m/s。
3,涂覆聚氨酯发泡层的厚度为150mm，钢丝网材质选用不锈钢材质，钢丝网孔径为:4mm。聚氨酯发泡层(1)和聚氨酯发泡层(3)材料相同。
4,阻燃高强度聚氨酯保温外衣的制备方法
(1)第一层聚氨酯喷涂
在干燥的表面喷上一层底漆，然后喷涂聚氨酯形成聚氨酯发泡层。
(2)钢丝网铺设
在第一层聚氨酯发泡层外全覆盖钢丝网，覆盖时将钢丝网固定好；
(3)第二层聚氨酯喷涂
进行第二层聚氨酯喷涂，第二层聚氨酯喷涂时使聚氨酯能够穿透钢丝网
(4)铺设保护层
在第二层聚氨酯发泡层外铺设玻璃钢保护层，厚度为3mm。制得产品质量指标见表1。实施例2
按照实施例1各个步骤与过程来制备聚氨酯保温外衣，只是改变钢丝网(2)为表面50％覆盖。制得产品质量指标见表1。
实施例3
按照实施例1各个步骤与过程来制备聚氨酯保温外衣，只是全覆盖玻纤网(2)，玻纤网材质选用耐碱玻纤网格布，网孔中心距为5mm*5mm,改变涂覆聚氨酯发泡层的厚度为120mm。制得产品质量指标见表1。
实施例4
按照实施例1各个步骤与过程来制备聚氨酯保温外衣，只是改变保护层(4)为铝合金保护层，厚度为1mm，涂覆聚氨酯发泡层的厚度为150mm，钢丝网孔径为:7mm。制得产品质量指标见表1。
实施例5
按照实施例1各个步骤与过程来制备聚氨酯保温外衣，只是改变保护层(4)为铝保护层，厚度为5mm，涂覆聚氨酯发泡层的厚度为120mm。制得产品质量指标见表1。
实施例6
按照实施例1各个步骤与过程来制备聚氨酯保温外衣，只是改变保护层(4)为阻燃ABS保护层，厚度为2mm，涂覆聚氨酯发泡层的厚度为200mm，钢丝网孔径为:8mm。制得产品质量指标见表2。
实施例7
按照实施例1各个步骤与过程来制备聚氨酯保温外衣，只是改变保护层(4)为阻燃阻燃聚丙烯保护层。改变涂覆聚氨酯发泡层的厚度为180mm，钢丝网孔径为:7mm。制得产品质量指标见表2。
实施例8
按照实施例1各个步骤与过程来制备聚氨酯保温外衣，只是改变发泡层(3)，其中聚氨酯发泡层(3)，由组分A和组分B组成，制备组分A：100kg：分别称量聚醚多元醇Ⅰ：TD405(句容宁武[5]，官能度为5.5，数均分子量为780)、10kg，聚醚多元醇Ⅱ：FR600(青岛联美化工公司，官能度为2，羟值480mgKOH/g,含有磷元素13.6％质量百分比)、15kg，密胺多元醇：EDS5083(江苏长能节能新材料科技有限公司，官能度为3，羟值为220mgKOH/g，粘度为7000mpa.s，水分质量百分含量为0.2％)、30kg,聚酯多元醇：PS3152(南京斯泰潘[2]，官能度为2.5，羟值为445)、10kg，聚硅氧烷表面活性剂：AK8803(美思德[6])、1kg,催化剂二月桂酸二丁基锡：1kg：催化剂N，N’，N”-三(二甲基氨基丙基)六氢三嗪：1kg：催化剂三-3-二甲基氨基丙胺：1kg，阻燃剂乙基磷酸二乙酯(DEEP)：5.9kg，阻燃剂磷酸三乙酯(TEP)：5.9kg，阻燃剂丙基磷酸二甲酯(DMPP)，5.9kg,物理发泡剂1,1,1,3,3-五氟丙烷：6kg，物理发泡剂二氟乙烷：6kg，水：1kg，抗氧剂为抗氧剂1010：0.3kg；将称量好的聚醚多元醇Ⅰ、密胺多元醇、聚醚多元醇Ⅱ、聚酯多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、阻燃剂、物理发泡剂、水、抗氧剂，依次加入反应釜中，在常温下搅拌1.5小时，充分混合；
3，称量组分B为多次甲基多苯基多异氰酸酯PM200：105kg；
4，将组分A与组分B按照重量比1：1.05，通过高压喷涂机均匀混合，雾化发泡，泡沫迅速成型熟化，制得聚氨酯硬泡保温材料，高压喷涂机操作条件为：经调试设备的压力和温度，达到喷涂雾化要求。喷枪口与基面距离宜为500～800mm，移动速度必须均匀。喷涂施工环境温度宜为10～35℃，相对湿度应小于85％，施工时风速不宜超过5m/s。制得产品质量指标见表2。
实施例9
按照实施例1各个步骤与过程来制备聚氨酯保温外衣，其中聚氨酯发泡层(1)和聚氨酯发泡层(3)材料相同。制得产品质量指标见表2。
实施例10
按照实施例1各个步骤与过程来制备聚氨酯保温外衣，其中聚氨酯发泡层(1)和聚氨酯发泡层(3)材料相同。制得产品质量指标见表2。
实施例11
按照实施例1各个步骤与过程来制备聚氨酯保温外衣，只是改变聚氨酯发泡层(1)和聚氨酯发泡层(3)材料，制备组分A：100kg：分别称量聚醚多元醇Ⅰ：TD405(国都化工[7]，官能度为4，数均分子量为500)、15kg，聚醚多元醇Ⅱ：IXOL B251(苏威化工，官能度为3，羟值330mgKOH/g,含有卤素41.4％质量百分比)、20kg，密胺多元醇：EDS5083(江苏长能节能新材料科技有限公司，官能度为3，羟值为220mgKOH/g，粘度为7000mpa.s，水分质量百分含量为0.2％)、15kg,聚酯多元醇：PS3152(南京斯泰潘，官能度为2.5，羟值为315)、15kg，非水解硅碳类表面活性剂：B8545(赢创)、1kg,催化剂五甲基二乙烯三胺、三乙烯二胺、N，N-二甲基环己胺、二月桂酸二丁基锡的混合催化剂分别为1kg,0.8kg,1kg,0.2kg，阻燃剂三(2-氯异丙基)磷酸酯：TCPP(江苏雅克[4])、12.8kg,物理发泡剂一氟二氯乙烷(141B)：17kg，水：1kg，色浆Blue2((TEGOCOLOR公司)：0.2kg；将称量好的聚醚多元醇Ⅰ、密胺多元醇、聚醚多元醇Ⅱ、聚酯多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、阻燃剂、物理发泡剂、水、色浆，依次加入反应釜中，在常温下搅拌1.5小时，充分混合；称量组分B为多次甲基多苯基多异氰酸酯PM200：110kg；将组分A与组分B按照重量比1：1.1，通过高压喷涂机均匀混合，雾化发泡，泡沫迅速成型熟化，制得聚氨酯硬泡保温材料，高压喷涂机操作条件为：经调试设备的压力和温度，达到喷涂雾化要求。喷枪口与基面距离宜为500～800mm，移动速度必须均匀。喷涂施工环境温度宜为10～35℃，相对湿度应小于85％，施工时风速不宜超过5m/s。制得产品质量指标见表2。
表1为实施例1-5的聚氨酯保温外衣质量检测数据
表2为实施例6-10的聚氨酯保温外衣质量检测数据
由上述实施例可知，该聚氨酯保温外衣具有高的压缩强度，高的阻燃性能，优异的尺寸稳定性。上述实施例中：
[1]上海高桥石油化工公司.
[2]南京金陵斯泰潘化学有限公司.
[3]赢创工业集团.
[4]江苏雅克化工有限公司.
[5]句容宁武新材料股份有限公司.
[6]江苏美思德化学股份有限公司.
[7]国都化工(昆山)有限公司。