本发明涉及一种高强度聚氨酯阻燃保温材料及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着我国住宅建设节能工作的不断深入，以及节能标准的不断提高，引进开发了许多新型的节能技术和材料，在住宅建筑中大力推广使用。其中应用于外墙保温的各种泡沫塑料保温材料，如eps板、xps板材及发泡聚氨酯板材等因素其综合性能优异而令人瞩目。
目前，我国大规模使用的有机保温材料主要有eps(聚苯乙烯泡沫)、ps(挤塑聚苯乙烯泡沫)和pu(聚氨酯泡沫),均属易燃有机保温材料,最大的优点是质轻、保温、隔热性好；缺点在于防火安全性差，易燃易老化。在燃烧时释放出大量有毒烟雾,可使人在短时间内中毒和窒息。在我国pu泡沫塑料的实际使用中,火灾事故不断发生。因此如果不能有效、切实地解决其防火安全性的问题,找不到一个具有充分科学根据的途径来解决其使用过程中的防火安全性问题,那么pu泡沫塑料就无法在我国建筑节能中获得大规模推广应用。所以聚氨酯泡沫塑料的耐燃、防火等问题成为迫切需要解决的重要课题。
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,本发明采用高阻燃树脂对组合聚醚进行改性,提高阻燃性同时保持其优异的力学性能,同时结合添加阻燃剂、阻燃型固化剂提出了一个系统化的解决方案。
本发明通过如下技术方案实现：
一种高强度聚氨酯阻燃保温材料,由a组分和b组分组成,其特征在于,a组分由酚醛树脂10-18重量份、溴化环氧树脂10-15重量份、含磷的阻燃聚醚多元醇65-85重量份、有机硅泡沫稳定剂4重量份、催化剂三乙胺3重量份、催化剂二月桂酸二丁基锡1重量份、阻燃剂20-40重量份以及发泡剂一氟二氯乙烷25-35重量份组成,b组分为溴化多苯基多次甲基异氰酸酯。
所述的溴化环氧树脂由四溴双酚与环氧氯丙烷为原料制备得到,其环氧当量为440-470g/eq,溴含量为47-51wt%,粘度为140-215cst。
具体制法为：
将酚醛树脂、溴化环氧树脂与含磷的阻燃聚醚多元醇预混合,同时加入有机硅泡沫稳定剂、催化剂三乙胺、催化剂二月桂酸二丁基锡、阻燃剂和发泡剂一氟二氯乙烷得到a组分,将溴化多苯基多次甲基异氰酸酯作为b组分,将a组分与b组分混合发泡,异氰酸酯指数为1.2,得到高阻燃的聚氨酯硬泡外墙保温材料。
本发明中,所用的酚醛树脂是热固性酚醛树脂,要求水分小于3%,固含量大于80%,粘度9000-11000cps,是市售产品。酚醛树脂最突出的特点是阻燃、低烟、抗高温歧变,具有质量轻、绝热性好、耐热性能好、尺寸稳定性好等特点。酚醛树脂阻燃性能好的根本原因是其高残炭率和酚羟基的自由基捕获作用,在本发明中将酚醛树脂和聚氨酯结合,优势互补,可以明显提高聚氨酯硬泡的阻燃性能。
采用环氧树脂改性聚氨酯硬泡的主要目的有两点: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;第二点环氧树脂与聚醚相容性较好,加入环氧树脂可以提高聚氨酯硬泡的力学强度,但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溴化环氧树脂,即提高聚氨酯硬泡的耐热性又提高其阻燃性。
随着人们对聚氨酯硬泡阻燃性能的要求越来越高,由于添加型阻燃剂存在易迁移、不能持久保持阻燃效果和破坏泡沫物理性能等缺点,添加型阻燃剂很难达到和满足目前的使用要求,因此促进了阻燃多元醇的出现,较好地解决了上述问题,使高阻燃聚氨酯硬泡的应用得到保证。阻燃多元醇是指分子中含有阻燃元素的多元醇,以其所含阻燃元素的不同,大致可以分为磷系阻燃多元醇、卤系阻燃多元醇、复合型阻燃多元醇及芳杂环类阻燃多元醇等。具有芳杂环结构的多元醇不仅具有较好的阻燃、耐燃性能,而且由于它在分子结构中引入了苯环、异氰脲酸酯环等杂环结构,使聚氨酯制品具备更高的耐热性、尺寸稳定性和力学性能,因而可以应用于制备硬质聚氨酯泡沫制品。本发明的有益效果是产品同时具有较高的阻燃性能和优异的力学性能。
具体实施方式
实施例1
一种高强度聚氨酯阻燃保温材料,由a组分和b组分组成,其特征在于,a组分由酚醛树脂10重量份、溴化环氧树脂10重量份、含磷的阻燃聚醚多元醇65重量份、有机硅泡沫稳定剂4重量份、催化剂三乙胺3重量份、催化剂二月桂酸二丁基锡1重量份、阻燃剂20重量份以及发泡剂一氟二氯乙烷25重量份组成,b组分为溴化多苯基多次甲基异氰酸酯。
所述的溴化环氧树脂由四溴双酚与环氧氯丙烷为原料制备得到,其环氧当量为440-470g/eq,溴含量为47-51wt%,粘度为140-215cst。
实施例2
一种高强度聚氨酯阻燃保温材料,由a组分和b组分组成,其特征在于,a组分由酚醛树脂15重量份、溴化环氧树脂13重量份、含磷的阻燃聚醚多元醇75重量份、有机硅泡沫稳定剂4重量份、催化剂三乙胺3重量份、催化剂二月桂酸二丁基锡1重量份、阻燃剂30重量份以及发泡剂一氟二氯乙烷30重量份组成,b组分为溴化多苯基多次甲基异氰酸酯。
所述的溴化环氧树脂由四溴双酚与环氧氯丙烷为原料制备得到,其环氧当量为440-470g/eq,溴含量为47-51wt%,粘度为140-215cst。
实施例3
一种高强度聚氨酯阻燃保温材料,由a组分和b组分组成,其特征在于,a组分由酚醛树脂18重量份、溴化环氧树脂15重量份、含磷的阻燃聚醚多元醇85重量份、有机硅泡沫稳定剂4重量份、催化剂三乙胺3重量份、催化剂二月桂酸二丁基锡1重量份、阻燃剂40重量份以及发泡剂一氟二氯乙烷35重量份组成,b组分为溴化多苯基多次甲基异氰酸酯。
所述的溴化环氧树脂由四溴双酚与环氧氯丙烷为原料制备得到,其环氧当量为440-470g/eq,溴含量为47-51wt%,粘度为140-215cst。
制备方法为：
将酚醛树脂、溴化环氧树脂与含磷的阻燃聚醚多元醇预混合,同时加入有机硅泡沫稳定剂、催化剂三乙胺、催化剂二月桂酸二丁基锡、阻燃剂和发泡剂一氟二氯乙烷得到a组分,将溴化多苯基多次甲基异氰酸酯作为b组分,将a组分与b组分混合发泡,异氰酸酯指数为1.2,得到高阻燃的聚氨酯硬泡外墙保温材料。