本发明属于保温材料
技术领域：
，具体涉及一种太阳能水箱保温材料及其制备方法。
背景技术：
：太阳能作为一种无污染可再生的能源，受到人们的重视，其中在太阳能热水器中的应用最为广泛，太阳能热水器水箱的保温性能会直接影响到热水器的使用效率，现有的保温材料易老化失效而且现有技术中普遍采用聚氨酯作为保温材料，但是在其生产和使用过程中，容易导致制备出的材料的外壳变形，严重时还可能材料开裂，大大降低其保温效果。公开号为cn107501910a的中国发明专利申请，公开了一种太阳能水箱聚氨酯隔热保温材料，由环氧树脂，起泡剂，聚醚多元醇，耐碱玻璃纤维，硅藻土，脂肪醇聚氧乙烯醚和去离子水组成。该发明一种太阳能水箱聚氨酯隔热保温材料具有分布均匀且细腻的泡孔，保温材料不易变形，保温性能稳定，且导热系数低，在白料中添加了耐碱玻璃纤维，硅藻土使得制备得到的保温材料阻燃效果好，具有防火的作用，采用将材料混合好浇注进太阳能热水器水箱保温材料层中的制作方法，简单易行，降低了生产成本，保证了整个保温层的完整封闭性，能够减少热量散失，同时提升了保温材料的使用寿命和安全性能。但是该发明制备出的保温材料易老化失效，机械性能差，使用效果不理想。公开号为cn107828045a的中国发明专利申请，公开了一种太阳能水箱的保温材料及其制备方法，该发明的保温材料包括以下组分：异氰酸酯、二甲醚、氨基聚醚改性聚硅氧烷、乙二醇醚树脂、甘油聚醚树脂、催化剂、阻燃剂、起泡剂、玻璃纤维、抗老化剂、去离子水。本发明采用将材料混合好浇注进太阳能热水器水箱保温材料层中的制作方法，简单易行，降低了生产成本，保证了整个保温层的完整封闭性，能够减少热量散失；同时，通过在保温材料中添加玻璃纤维，有效的解决了保温材料尺寸变形问题；另外，抗老化剂和无机阻燃剂的加入极大地提升了保温材料的使用寿命和安全性能。本发明具有较好的保温性能外，还具有较好的阻燃作用。但是该发明在制备和使用的过程中材料的外壳易变形，严重时还会开裂。技术实现要素：本发明的目的是提供一种太阳能水箱保温材料及其制备方法，该保温材料具有非常优秀的保温性能和机械强度，即使是在长时间的使用下依然能维持性能优异。为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：一种太阳能水箱保温材料，包括以下重量份的原料：改性酚醛树脂30-50份、聚乙二醇10-18份、丙二醇丁醚8-12份、改性纳米海泡石18-26份，聚磷酸铵12-18份、磷酸镁6-12份、氯化钙4-10份、甲基锡3-8份、发泡剂1-4份、稳泡剂1-3份。优选的，包括以下重量份的原料：改性酚醛树脂32-48份、聚乙二醇12-16份、丙二醇丁醚9-11份、改性纳米海泡石16-24份，聚磷酸铵14-16份、磷酸镁8-10份、氯化钙6-8份、甲基锡5-6份、发泡剂2-3份、稳泡剂1.2-2.8份。优选的，包括以下重量份的原料：改性酚醛树脂40份、聚乙二醇14份、丙二醇丁醚10份、改性纳米海泡石22份，聚磷酸铵15份、磷酸镁9份、氯化钙7份、甲基锡5.5份、发泡剂2.5份、稳泡剂2份。优选的，所述改性酚醛树脂的制备方法为：将酚醛树脂和丙乙烯-马来酸苷共聚物按照质量比为10：（0.5-2）的比例混合均匀，控制反应温度为55-70℃，加入酚醛树脂重量份1-3%的五甲基二乙烯三胺，反应30-55分钟，再加入酚醛树脂重量份1%的乙基苯酚、1.5%的炭黑和0.5%的白炭黑的混合物，搅拌均匀得到改性酚醛树脂。优选的，所述改性纳米海泡石的制备方法为：取乙烯基三乙氧基硅烷和纳米海泡石按照质量比1:1混合，再缓慢加入乙烯基三乙氧基硅烷和纳米海泡石总重量份0.5-1%的二丁基锡，控制反应温度为45-55℃，以120-200r/min的速度沿同一方向搅拌30-50分钟，恢复常温后使用滤纸过滤，再使用乙醇洗涤3-6遍，在充满氮气的条件下干燥，得到改性纳米海泡石。优选的，所述纳米海泡石的粒径为60-90纳米。优选的，所述发泡剂为正戊烷和二氯四氟乙烷按照质量比2：1混制而成。优选的，所述稳泡剂为聚乙烯醇和马铃薯淀粉按照质量比为1：1混制而成。一种太阳能水箱保温材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照重量份称取原料；（2）将改性酚醛树脂、甲基锡、发泡剂和稳泡剂混合均匀，在80-90℃下保温2-3小时；（3）将步骤（2）制备的物料和改性纳米海泡石置于塑炼机中，控制塑炼机温度为80-95℃，塑炼3-5分钟，冷却后加入其他物料，控制塑炼温度为100-110℃，塑炼时间为4-8分钟；（4）将步骤（3）制备的物料在混练机中薄通3-6次，再通过双螺杆挤出机，再采用硫化机在250℃下压制成型，压制成型的压力为4-8mpa，时间为30-60分钟，出料冷却得到太阳能水箱保温材料。优选的，所述步骤（4）中的双螺杆挤出机的温度为180-240℃。本发明的有益效果为，该保温材料具有非常优秀的保温性能和机械强度，即使是在长时间的使用下依然能维持性能优异。具体如下：（1）本发明中添加了改性酚醛树脂，酚醛树脂具有非常好的耐高温性能，在高温时也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性，在发泡后，具有重量轻，化学稳定性强，耐化学腐蚀和保温性能强的优点，经过改性后，能进一步提高其保温性能、耐腐蚀性能、和机械强度，还可以提高酚醛树脂的抗氧化性能。（2）本发明中添加了改性纳米海泡石和发泡剂以及稳泡剂，可以在酚醛树脂中形成稳定的气泡，还可以提高制备出的保温材料的机械性能，进而提高保温材料的保温性能和抗老化性能。（3）本发明中添加了聚乙二醇和丙二醇丁醚，可以提高改性纳米海泡石和其他物料在酚醛树脂中的分散性能以及酚醛树脂的成膜性能，提高其稳定性和机械性能。（4）本发明中聚磷酸铵和磷酸镁，可以提高酚醛树脂的耐高温性和阻燃性能。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。实施例1本实施例涉及一种太阳能水箱保温材料，包括以下重量份的原料：改性酚醛树脂30份、聚乙二醇10份、丙二醇丁醚8份、改性纳米海泡石18份，聚磷酸铵12份、磷酸镁6份、氯化钙4份、甲基锡3份、发泡剂1份、稳泡剂1份。其中，所述改性酚醛树脂的制备方法为：将酚醛树脂和丙乙烯-马来酸苷共聚物按照质量比为10：0.5的比例混合均匀，控制反应温度为55℃，加入酚醛树脂重量份1%的五甲基二乙烯三胺，反应30分钟，再加入酚醛树脂重量份1%的乙基苯酚、1.5%的炭黑和0.5%的白炭黑的混合物，搅拌均匀得到改性酚醛树脂。其中，所述改性纳米海泡石的制备方法为：取乙烯基三乙氧基硅烷和纳米海泡石按照质量比1:1混合，再缓慢加入乙烯基三乙氧基硅烷和纳米海泡石总重量份0.5%的二丁基锡，控制反应温度为45℃，以120r/min的速度沿同一方向搅拌30分钟，恢复常温后使用滤纸过滤，再使用乙醇洗涤3遍，在充满氮气的条件下干燥，得到改性纳米海泡石。其中，所述纳米海泡石的粒径为60纳米。其中，所述发泡剂为正戊烷和二氯四氟乙烷按照质量比2：1混制而成。其中，所述稳泡剂为聚乙烯醇和马铃薯淀粉按照质量比为1：1混制而成。本实施例还涉及一种太阳能水箱保温材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照重量份称取原料；（2）将改性酚醛树脂、甲基锡、发泡剂和稳泡剂混合均匀，在80℃下保温2小时；（3）将步骤（2）制备的物料和改性纳米海泡石置于塑炼机中，控制塑炼机温度为80℃，塑炼3分钟，冷却后加入其他物料，控制塑炼温度为100℃，塑炼时间为4分钟；（4）将步骤（3）制备的物料在混练机中薄通3次，再通过双螺杆挤出机，再采用硫化机在250℃下压制成型，压制成型的压力为4mpa，时间为30分钟，出料冷却得到太阳能水箱保温材料；其中，双螺杆挤出机的温度为180℃。实施例2本实施例涉及一种太阳能水箱保温材料，包括以下重量份的原料：改性酚醛树脂50份、聚乙二醇18份、丙二醇丁醚12份、改性纳米海泡石26份，聚磷酸铵18份、磷酸镁12份、氯化钙10份、甲基锡8份、发泡剂4份、稳泡剂3份。其中，所述改性酚醛树脂的制备方法为：将酚醛树脂和丙乙烯-马来酸苷共聚物按照质量比为10：2的比例混合均匀，控制反应温度为70℃，加入酚醛树脂重量份3%的五甲基二乙烯三胺，反应55分钟，再加入酚醛树脂重量份1%的乙基苯酚、1.5%的炭黑和0.5%的白炭黑的混合物，搅拌均匀得到改性酚醛树脂。其中，所述改性纳米海泡石的制备方法为：取乙烯基三乙氧基硅烷和纳米海泡石按照质量比1:1混合，再缓慢加入乙烯基三乙氧基硅烷和纳米海泡石总重量份1%的二丁基锡，控制反应温度为55℃，以200r/min的速度沿同一方向搅拌50分钟，恢复常温后使用滤纸过滤，再使用乙醇洗涤6遍，在充满氮气的条件下干燥，得到改性纳米海泡石。其中，所述纳米海泡石的粒径为90纳米。其中，所述发泡剂为正戊烷和二氯四氟乙烷按照质量比2：1混制而成。其中，所述稳泡剂为聚乙烯醇和马铃薯淀粉按照质量比为1：1混制而成。本实施例还涉及一种太阳能水箱保温材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照重量份称取原料；（2）将改性酚醛树脂、甲基锡、发泡剂和稳泡剂混合均匀，在90℃下保温3小时；（3）将步骤（2）制备的物料和改性纳米海泡石置于塑炼机中，控制塑炼机温度为95℃，塑炼5分钟，冷却后加入其他物料，控制塑炼温度为110℃，塑炼时间为8分钟；（4）将步骤（3）制备的物料在混练机中薄通6次，再通过双螺杆挤出机，再采用硫化机在250℃下压制成型，压制成型的压力为8mpa，时间为60分钟，出料冷却得到太阳能水箱保温材料；其中，双螺杆挤出机的温度为240℃。实施例3本实施例涉及一种太阳能水箱保温材料，包括以下重量份的原料：改性酚醛树脂32份、聚乙二醇12份、丙二醇丁醚9份、改性纳米海泡石16份，聚磷酸铵14份、磷酸镁8份、氯化钙6份、甲基锡5份、发泡剂2份、稳泡剂1.2份。其中，所述改性酚醛树脂的制备方法为：将酚醛树脂和丙乙烯-马来酸苷共聚物按照质量比为10：0.5的比例混合均匀，控制反应温度为55℃，加入酚醛树脂重量份1%的五甲基二乙烯三胺，反应30分钟，再加入酚醛树脂重量份1%的乙基苯酚、1.5%的炭黑和0.5%的白炭黑的混合物，搅拌均匀得到改性酚醛树脂。其中，所述改性纳米海泡石的制备方法为：取乙烯基三乙氧基硅烷和纳米海泡石按照质量比1:1混合，再缓慢加入乙烯基三乙氧基硅烷和纳米海泡石总重量份0.5%的二丁基锡，控制反应温度为45℃，以120r/min的速度沿同一方向搅拌30分钟，恢复常温后使用滤纸过滤，再使用乙醇洗涤3遍，在充满氮气的条件下干燥，得到改性纳米海泡石。其中，所述纳米海泡石的粒径为60纳米。其中，所述发泡剂为正戊烷和二氯四氟乙烷按照质量比2：1混制而成。其中，所述稳泡剂为聚乙烯醇和马铃薯淀粉按照质量比为1：1混制而成。本实施例还涉及一种太阳能水箱保温材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照重量份称取原料；（2）将改性酚醛树脂、甲基锡、发泡剂和稳泡剂混合均匀，在80℃下保温2小时；（3）将步骤（2）制备的物料和改性纳米海泡石置于塑炼机中，控制塑炼机温度为80℃，塑炼3分钟，冷却后加入其他物料，控制塑炼温度为100℃，塑炼时间为4分钟；（4）将步骤（3）制备的物料在混练机中薄通3次，再通过双螺杆挤出机，再采用硫化机在250℃下压制成型，压制成型的压力为4mpa，时间为30分钟，出料冷却得到太阳能水箱保温材料；其中，双螺杆挤出机的温度为180℃。实施例4本实施例涉及一种太阳能水箱保温材料，包括以下重量份的原料：改性酚醛树脂48份、聚乙二醇16份、丙二醇丁醚11份、改性纳米海泡石24份，聚磷酸铵16份、磷酸镁10份、氯化钙8份、甲基锡6份、发泡剂3份、稳泡剂2.8份。其中，所述改性酚醛树脂的制备方法为：将酚醛树脂和丙乙烯-马来酸苷共聚物按照质量比为10：2的比例混合均匀，控制反应温度为70℃，加入酚醛树脂重量份3%的五甲基二乙烯三胺，反应55分钟，再加入酚醛树脂重量份1%的乙基苯酚、1.5%的炭黑和0.5%的白炭黑的混合物，搅拌均匀得到改性酚醛树脂。其中，所述改性纳米海泡石的制备方法为：取乙烯基三乙氧基硅烷和纳米海泡石按照质量比1:1混合，再缓慢加入乙烯基三乙氧基硅烷和纳米海泡石总重量份1%的二丁基锡，控制反应温度为55℃，以200r/min的速度沿同一方向搅拌50分钟，恢复常温后使用滤纸过滤，再使用乙醇洗涤6遍，在充满氮气的条件下干燥，得到改性纳米海泡石。其中，所述纳米海泡石的粒径为90纳米。其中，所述发泡剂为正戊烷和二氯四氟乙烷按照质量比2：1混制而成。其中，所述稳泡剂为聚乙烯醇和马铃薯淀粉按照质量比为1：1混制而成。本实施例还涉及一种太阳能水箱保温材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照重量份称取原料；（2）将改性酚醛树脂、甲基锡、发泡剂和稳泡剂混合均匀，在90℃下保温3小时；（3）将步骤（2）制备的物料和改性纳米海泡石置于塑炼机中，控制塑炼机温度为95℃，塑炼5分钟，冷却后加入其他物料，控制塑炼温度为110℃，塑炼时间为8分钟；（4）将步骤（3）制备的物料在混练机中薄通6次，再通过双螺杆挤出机，再采用硫化机在250℃下压制成型，压制成型的压力为8mpa，时间为60分钟，出料冷却得到太阳能水箱保温材料；其中，双螺杆挤出机的温度为180℃。实施例5本实施例涉及一种太阳能水箱保温材料，包括以下重量份的原料：改性酚醛树脂40份、聚乙二醇14份、丙二醇丁醚10份、改性纳米海泡石22份，聚磷酸铵15份、磷酸镁9份、氯化钙7份、甲基锡5.5份、发泡剂2.5份、稳泡剂2份。其中，所述改性酚醛树脂的制备方法为：将酚醛树脂和丙乙烯-马来酸苷共聚物按照质量比为10：1.25的比例混合均匀，控制反应温度为62.5℃，加入酚醛树脂重量份2%的五甲基二乙烯三胺，反应42.5分钟，再加入酚醛树脂重量份1%的乙基苯酚、1.5%的炭黑和0.5%的白炭黑的混合物，搅拌均匀得到改性酚醛树脂。其中，所述改性纳米海泡石的制备方法为：取乙烯基三乙氧基硅烷和纳米海泡石按照质量比1:1混合，再缓慢加入乙烯基三乙氧基硅烷和纳米海泡石总重量份0.75%的二丁基锡，控制反应温度为50℃，以160r/min的速度沿同一方向搅拌40分钟，恢复常温后使用滤纸过滤，再使用乙醇洗涤4遍，在充满氮气的条件下干燥，得到改性纳米海泡石。其中，所述纳米海泡石的粒径为75纳米。其中，所述发泡剂为正戊烷和二氯四氟乙烷按照质量比2：1混制而成。其中，所述稳泡剂为聚乙烯醇和马铃薯淀粉按照质量比为1：1混制而成。本实施例还涉及一种太阳能水箱保温材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照重量份称取原料；（2）将改性酚醛树脂、甲基锡、发泡剂和稳泡剂混合均匀，在85℃下保温2.5小时；（3）将步骤（2）制备的物料和改性纳米海泡石置于塑炼机中，控制塑炼机温度为87.5℃，塑炼4分钟，冷却后加入其他物料，控制塑炼温度为105℃，塑炼时间为6分钟；（4）将步骤（3）制备的物料在混练机中薄通4次，再通过双螺杆挤出机，再采用硫化机在250℃下压制成型，压制成型的压力为6mpa，时间为45分钟，出料冷却得到太阳能水箱保温材料；其中，双螺杆挤出机的温度为210℃。对比例1采用中国发明专利申请（公开号为cn107501910a）制得的保温材料。对比例2除无纳米改性海泡石以外，其它原料、含量及步骤与实施例5一致。对比例3除无氯化钙和甲基锡外，其它原料、含量与步骤与实施例5一致。对比例4采用普通酚醛树脂代替改性酚醛树脂，其它原料、含量及步骤与实施例5一致。对比例5现有技术制得的保温材料。按照国家标准对上述实施例1-5和对比例1-5制备出的保温材料进行取样检测。得到的结果如表1所示：对上述材料进行紫外光老化实验，实验条件为：使用uvb313紫外灯，辐射能为0.63w/m2/nm，暴露1000小时，确定其拉伸强度保持率。表1项目高温性（400℃48小时）导热系数（w/（m·k））干密度（kg/m3）吸水率（%）拉伸强度保持率（%）实施例1无变化0.0411010.191.6实施例2无变化0.038980.294.5实施例3无变化0.035950.496.2实施例4无变化0.031910.897.2实施例5无变化0.02889098.4对比例1小范围软化0.0651608.251.2对比例2小范围软化0.0561557.363.7对比例3无变化0.0511497.974.3对比例4小范围软化0.0551386.360.5对比例5小范围软化0.0681809.141.3从表1中可以看出，本发明中各原料之间协同作用，共同提高本发明的保温性能和机械强度，缺少或者更改原材料都会使制得的保温材料性能变差，结合对比例2、对比例3和对比例4，可以看出缺少纳米改性海泡石、氯化钙、甲基锡以及改性酚醛树脂将使保温材料的各项性能收到不同程度的削弱，而本发明中各种组分和含量以及的制备方法都是经由发明人多次试验而得到最佳含量和最优方法。通过改性酚醛树脂和改性海泡石的复配，使得本发明的保温性能和机性能更加优异；通过聚乙二醇和丙二醇丁醚的协同作用，可以使本发明制备的保温材料的稳定性和抗老化性能更加优异。从表中可以看出，实施例5为本发明的最佳实施例，本发明制备出的保温材料对于现有技术来说都得到了很大的改善，导热系数最低只有0.028kg/m3，相对于现有技术提升了58.5%；干密度最低只有89kg/m3相对于现有技术提高了55.6%；而拉伸强度保持率最大为98.4%相对于现有技术提升了138%；而且本发明中制备的保温材料的防水性能和耐高温性也非常优异。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。当前第1页12