一种高强度高稳定性高阻燃性不含ODS物质的聚氨酯发泡材料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及聚氨酯，尤其涉及一种高强度高稳定性高阻燃性不含ods物质的聚氨酯发泡材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、聚氨酯硬质泡沫是以异氰酸酯和聚醚为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下，通过专用设备混合，经高压喷涂现场发泡而成的高分子聚合物。聚氨酯泡有软泡和硬泡两种。软泡为开孔结构，硬泡为闭孔结构；软泡又分为结皮和不结皮两种。冷库喷涂，又称聚氨酯保温喷涂。冷库喷涂是一种喷涂技术。聚氨酯硬泡体闭孔率≥95％，吸水率≤1％，节能、隔热效果好，聚氨酯硬泡体是高密度闭孔的泡沫化合物，导热系数≤0.022w/mk(冷热板平均温度为12.5℃)，节能效果好。因此，聚氨酯硬质泡沫在喷涂型冷库中得到大范围的发展。

2、然而，现有的喷涂型冷库用聚氨酯硬质泡沫达不到环保的要求，且难以达到高阻燃效果，特别是蒙特利尔协议规定的受控物质141b作为发泡剂也面临淘汰，可替代的物质选择性比较窄，导致成本极大提高。且现有的喷涂型冷库用聚氨酯硬质泡沫的宽容性较差，施工难度较大；投料密度较大和尺寸稳定性较差，维修成本较高。因此，本领域亟需发展一种具有完全不含cfc物质的特性，并且具有更低的导热系数，更优异成本优势、强度和尺寸稳定性，较低的gwp值的聚氨酯发泡材料。

技术实现思路

1、本发明的目的为提供一种高强度高稳定性高阻燃性不含ods物质的聚氨酯发泡材料及其制备方法与应用，以解决现有的喷涂型冷库用聚氨酯硬质泡沫易燃，需要设置防爆设备，以保证冷库的安全性，导致成本极大提高的问题；还解决了现有的喷涂型冷库用聚氨酯硬质泡沫的流动性较差，较难施工；强度和尺寸稳定性较差，使用寿命低的问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种高强度高稳定性高阻燃性不含ods物质的聚氨酯发泡材料，所述聚氨酯发泡材料包括a组分和b组分；a组分和b组分的质量比为1～1.2：1；a组分包括异氰酸酯；b组分包括如下质量份数的组分：复合阻燃聚酯多元醇70～90份、复合聚醚多元醇10～25份、复合硅油1～5份、催化剂5～7份、复合阻燃剂30～45份、发泡剂5～10份、水2～5份。

4、作为优选，所述复合阻燃聚酯多元醇包括聚已二酸乙二醇酯、聚已二酸丁二醇酯和聚ε-已内酯二醇；聚已二酸乙二醇酯、聚已二酸丁二醇酯和聚ε-已内酯二醇的质量比为1：1～2：1～1.5；所述复合聚醚多元醇包括聚丙二醇和聚四氢呋喃二醇；聚丙二醇和聚四氢呋喃二醇的质量比为1～3：1。

5、作为优选，所述复合硅油包括氨基硅油和羟基硅油，氨基硅油和羟基硅油的质量比为2～4：1；所述催化剂包括1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯和/或1,5-二氮杂双环(4,3,0)壬-5-烯；所述发泡剂为lba发泡剂。

6、作为优选，所述复合阻燃剂包括精对苯二甲酸、异丙醇、二甘醇、新戊二醇、钛酸四丁酯和磷酸三(1-氯-2-2丙基)酯。

7、作为优选，精对苯二甲酸、异丙醇、二甘醇、新戊二醇、钛酸四丁酯的质量比为3000～4000：1000～2000：5000～6000：500～1000：0.1～1；磷酸三(1-氯-2-2丙基)酯的用量为精对苯二甲酸、异丙醇、二甘醇、新戊二醇和钛酸四丁酯总质量的5～15％。

8、本发明还提供了所述高强度高稳定性高阻燃性不含ods物质的聚氨酯发泡材料的制备方法，包括如下步骤：

9、(1)将精对苯二甲酸、异丙醇、二甘醇、新戊二醇和钛酸四丁酯混合后进行反应得到反应型阻燃剂，将反应型阻燃剂和磷酸三(1-氯-2-2丙基)酯混合得到复合阻燃剂；

10、(2)将复合阻燃聚酯多元醇、复合聚醚多元醇、复合硅油、催化剂、复合阻燃剂、发泡剂和水混合，得到b组分；

11、(3)取异氰酸酯为a组分；将a组分和b组分混合发泡，得到聚氨酯发泡材料。

12、作为优选，所述步骤(1)中，反应的温度为160～230℃，反应的时间为1～5h；所述反应型阻燃剂和磷酸三(1-氯-2-2丙基)酯混合的时间为1～10min。

13、作为优选，所述步骤(2)中，混合在搅拌的条件下进行，混合的搅拌速度为3000～4000r/min，混合的时间为10～30min，混合的温度为20～30℃。

14、作为优选，所述步骤(3)中，混合发泡在搅拌的条件下进行，混合发泡的搅拌速度为2000～3000r/min，混合发泡的时间为10～20min，混合发泡的温度为20～30℃。

15、本发明还提供了所述高强度高稳定性高阻燃性不含ods物质的聚氨酯发泡材料在喷涂型冷库中的应用。

16、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明有益效果如下：

17、本发明通过复合阻燃剂的复配使用，制备得到了具有不可燃的特性的聚氨酯发泡材料，可以避免防爆设备的投资，可显著降低喷涂型冷库的投资成本；本发明所得聚氨酯发泡材料具有更低的导热系数、更好的流动性、更好的强度和尺寸稳定性、较低的gwp值；相比其它发泡体系具有较高的生产和应用安全保障。

技术特征：

1.一种高强度高稳定性高阻燃性不含ods物质的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述聚氨酯发泡材料包括a组分和b组分；a组分和b组分的质量比为1～1.2：1；a组分包括异氰酸酯；b组分包括如下质量份数的组分：复合阻燃聚酯多元醇70～90份、复合聚醚多元醇10～25份、复合硅油1～5份、催化剂5～7份、复合阻燃剂30～45份、发泡剂5～10份、水2～5份。

2.根据权利要求1所述高强度高稳定性高阻燃性不含ods物质的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述复合阻燃聚酯多元醇包括聚已二酸乙二醇酯、聚已二酸丁二醇酯和聚ε-已内酯二醇；聚已二酸乙二醇酯、聚已二酸丁二醇酯和聚ε-已内酯二醇的质量比为1：1～2：1～1.5；所述复合聚醚多元醇包括聚丙二醇和聚四氢呋喃二醇；聚丙二醇和聚四氢呋喃二醇的质量比为1～3：1。

3.根据权利要求2所述高强度高稳定性高阻燃性不含ods物质的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述复合硅油包括氨基硅油和羟基硅油，氨基硅油和羟基硅油的质量比为2～4：1；所述催化剂包括1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯和/或1,5-二氮杂双环(4,3,0)壬-5-烯；所述发泡剂为lba发泡剂。

4.根据权利要求1～3任一项所述高强度高稳定性高阻燃性不含ods物质的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述复合阻燃剂包括精对苯二甲酸、异丙醇、二甘醇、新戊二醇、钛酸四丁酯和磷酸三(1-氯-2-2丙基)酯。

5.根据权利要求4所述高强度高稳定性高阻燃性不含ods物质的聚氨酯发泡材料，其特征在于，精对苯二甲酸、异丙醇、二甘醇、新戊二醇、钛酸四丁酯的质量比为3000～4000：1000～2000：5000～6000：500～1000：0.1～1；磷酸三(1-氯-2-2丙基)酯的用量为精对苯二甲酸、异丙醇、二甘醇、新戊二醇和钛酸四丁酯总质量的5～15％。

6.权利要求1～5任一项所述高强度高稳定性高阻燃性不含ods物质的聚氨酯发泡材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述高强度高稳定性高阻燃性不含ods物质的聚氨酯发泡材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，反应的温度为160～230℃，反应的时间为1～5h；所述反应型阻燃剂和磷酸三(1-氯-2-2丙基)酯混合的时间为1～10min。

8.根据权利要求7所述高强度高稳定性高阻燃性不含ods物质的聚氨酯发泡材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，混合在搅拌的条件下进行，混合的搅拌速度为3000～4000r/min，混合的时间为10～30min，混合的温度为20～30℃。

9.根据权利要求7或8所述高强度高稳定性高阻燃性不含ods物质的聚氨酯发泡材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，混合发泡在搅拌的条件下进行，混合发泡的搅拌速度为2000～3000r/min，混合发泡的时间为10～20min，混合发泡的温度为20～30℃。

10.权利要求1～5任一项所述高强度高稳定性高阻燃性不含ods物质的聚氨酯发泡材料在喷涂型冷库中的应用。

技术总结
本发明属于聚氨酯技术领域，本发明公开了一种高强度高稳定性高阻燃性不含ODS物质的聚氨酯发泡材料及其制备方法与应用。所述聚氨酯发泡材料包括A组分和B组分；A组分和B组分的质量比为1～1.2：1；A组分包括异氰酸酯；B组分包括如下质量份数的组分：复合阻燃聚酯多元醇70～90份、复合聚醚多元醇10～25份、复合硅油1～5份、催化剂5～7份、复合阻燃剂30～45份、发泡剂5～10份、水2～5份。本发明通过复合阻燃剂的复配得到了具有不可燃的特性的聚氨酯发泡材料；本发明所得聚氨酯发泡材料具有更低的导热系数、更好的流动性、更好的强度和尺寸稳定性、较低的GWP值；相比其它发泡体系具有较高的生产和应用安全保障。

技术研发人员：孟繁勤
受保护的技术使用者：河南铎润新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/8