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应用于建筑保温领域的聚氨醋硬泡材料
作者:高压发泡机    来源:http://www.99999d.cn    发布时间:2016-03-21 11:22
  聚氨酚(PU)是主链中含有氨基甲酸酚特征单元(-NHCOO-)的一类高分子材料。PU制品有软泡材料、硬泡材料、半硬泡材料、弹性体、鞋JEE料、浆料、纤维(简称氨纶)、涂料、胶赫剂、密封胶等。通过改变原料种类及组成,可以大幅度地改变PU产品的形态及性能,得到从柔软到坚硬的zui终产品。
 
  聚氨酯高压发泡机PU硬泡是以异氰酸酉别黑料)和组合聚醚(自料,含发泡剂)为主要原料,通过高压发泡机预混、枪头高压混合,经充分的乳自、凝胶、发泡、交联至完全固化,形成硬质闭孔高分子九旭体。PU硬泡材料的泡体由连续致密的封闭孔洞组成,具有保温防水、隔音吸震的功能。广泛应用在建筑业保温节能等领域。
 
  外墙外保温材料需要有良好的阻燃性,防火安全问题至关重要。另外,还需要在不大量增加建筑物质量和建筑材料消耗的情况下满足建筑保温要求。并且,保温材料应易于施工,在保证产品质量的前提下降低成本,这些都是工程应用中需要考虑的问题。
 
  1阻燃性能的研究
 
  PU材料多孔且密度低,在结构上具有可燃的碳氢链段,遇火易燃烧且难自熄,燃烧时产生大量的烟尘和有毒气体,具有火灾隐患。根据阻燃方法,阻燃PU材料主要分为添加阻燃剂型和结构阻燃型(又称反应型阻燃)。
 
  聚氨酯喷涂设备添加型阻燃剂是以物理方式分散于PU基体中,与PU基体及其反应原料间不发生化学反应。添加型阻燃剂因其对泡沫体生成时的反应影响较小,制造工艺不必做很大变动,阻燃效果显着,且泡沫塑料的综合性能好,在工业上可广泛应用。添加型阻燃剂还可分为有机添加型和无机添加型阻燃剂。无机阻燃剂中以氢氧化物阻燃剂应用zui广,主要有氢氧化铝、氢氧化镁、层状双氢氧化物等,这类阻燃剂稳定性好、不产生有毒气体、发烟量小,主要通过分解吸热和释放水分从而达到阻燃、抑烟效果的。有机添加型阻燃剂主要有三(2, 2氯丙基)磷酸醋、三(2, 2氯丙基)磷酸醋、三(二氯丙基)磷酸醋、四(2, 2氯丙基)亚乙基二磷酸醋、甲基嶙酸二甲醋、多嗅二苯醚等。
 
  火灾事故中的人员致死原因中,80%以上与材料产生的浓烟和有毒气体有关,卤素阻燃剂在燃烧时生成大量的烟和有毒且具有腐蚀性的气体,因此开发低成本、无卤、低烟、无毒的阻燃PU硬泡材料就显得非常重要。
 
  使用含磷单体9, 10一二氢-9一氧杂-10-磷杂一菲一10一氧化物(DOPO、不饱和多元竣酸、多元醇等为原料制得液态无卤含磷阻燃剂。这种阻燃剂加人到PU合成体系中,与体系相容性良好,随着体系中磷含量的增加,泡沫的氧指数逐渐提高。阻燃性能测试表明,氧指数由空白样的20.3%提高到25.2%。阻燃效果明显。
 
  等使用六氯环三磷睛、1, 4一丁二醇等原料合成了六丁醇基环三磷睛阻燃剂。该阻燃剂与异氰酸醋、硬泡聚醚和催化剂,按一定比例反应制备阻燃性PU保温材料,按GB/T2406-1993测试样条的极限氧指数,zui高可达36%0
 
  公开了一种阻燃PU复合材料的制备方法,各组分配方为蔗糖聚醚28.0份,异氰酸醋61.0份,纳米氧化铝粉12.0份,季铰盐催化剂3.0份,阻燃剂8.0份,相容剂4.2份,抗氧剂0.7份,分散剂0.6份。其中,纳米氧化铝粉粒径15 nm,相容剂选用氢化热塑性丁苯橡胶一马来酸醉接枝物;分散剂选用脂肪酞胺类分散剂,抗氧剂为p(3, 5一二叔丁基一4-经苯基)丙酸季戊四醇醋和三(2, 4一二叔丁基苯酚)亚磷酸醋的混合物,两者的质量比为2:5。将各组分原料在50℃混合搅拌1 h, 182℃熔融挤出,挤出1 min,得到的阻燃PU复合材料氧指数)30.0%。燃烧测试表明,烟密度为普通阻燃PU硬泡产品的70%,发烟速度降低,耐火隔热性能提高。
 
  聚氨酯喷涂机制备了一种含氮本征结构的阻燃PU硬泡。组分A与组分B的质量比为1.0:1.5。首先制得含甲阶酚醛树脂的反应液,在此反应液基础上制备出含经甲基化三聚氰胺一酚醛树脂的反应液,加人共起始剂、九旭催化剂和环氧氯丙烷,搅拌、加热、蒸馏,zui终得到含氮结构的阻燃聚醚多元醇。加人发泡剂、泡沫稳定剂、物理发泡剂和水,搅拌并混合均匀得到A组分。将1.5份B组分加人到A组分,搅拌固化得到含氮本征结构的阻燃PU硬泡。极限氧指数为24.5 %,密度为42.1 kg/m3,且具有均匀致密的六边形泡孔结构。
 
  2 PU硬泡增强
 
  聚氨酯发泡机PU泡沫塑料作为结构材料使用,添加增强剂可以提高材料的强度、刚度和韧性等力学性能。一方面是因为增强剂的贡献,另一方面,在发泡阶段,增强物成为气泡成核地点,产生更多的气泡核,使泡体尺寸变小,从而提高了材料的性能。常用的增强材料有玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、玻璃微珠、二氧化硅、碳酸钙等粒子。添加增强剂,还可以降低材料成本。尤其是添加植物和天然高分子材料等自然资源,不仅能降低成本,而且还环保节能。植物纤维是富含经基的天然高分子化合物,纤维的形态有粉粒、短切纤维和纤维织物;纤维的尺寸zui小可达到纳米级。理论上这些化合物可以部分代替聚醚或聚醋多元醇与异氰酸醋发生加成反应[8]。
 
  采用聚酞胺“纤维及SiOZ颗粒粉末作为增强剂,制备混杂增强PU硬泡塑料。当聚酞胺66纤维的含量为7%, SiOz的含量为20%时所得PU泡沫塑料的力学性能增强zui佳。从拉伸断口形貌可看出纤维受力痕迹明显,表明纤维本身的拉伸强度对于硬泡塑料的力学性能增强起了重要作用。
 
  将改性的粉煤灰微珠添加到PU硬泡材料中。粉煤灰主要由硅铝酸玻璃、微晶矿物微珠和未燃尽的残炭微粒粒组成。粉煤灰微珠经过表面改性后,树脂与粉煤灰微珠间的界面张力降低,并且树脂分子间的距离加大,增强了材料的韧性,提高了缺口抗冲击性能。改性的粉煤灰填充到九旭物中,两相几乎没有分离,可以形成缠绕覆盖的近似交联的链网状结构。所得PU硬泡材料的压缩强度为6.7 MPa,压缩模量为243 MPa,热分解温度为267℃。
 
  聚氨酯发泡设备使用油菜秸秆为原料制备PU硬泡。先制备油菜秸秆基聚醚多元醇,再与阻燃剂等原料混合,之后加人异氰酸醋,室温下搅拌,倒人发泡模具中发泡,得到的油菜秸秆基PU硬泡密度为36.538.4 kg/m;,压缩强度为176185 kPa,极限氧指数为26%}29%0
 
  常用PU硬泡保温产品按应用形态可分为喷涂PU硬泡、PU硬泡保温板、PU硬泡保温装饰一体化板。PU保温板和装饰一体化板采用粘贴加锚固的施工方法,施工速度快,对工人的施工技术要求相对较低,受天气环境影响较小,技术较成熟。
 
  市售的保温材料主要是水泥卷材复合PU板,这种板材在上墙后,需要对板面进行薄抹灰施工后再进行外饰面施工,施工工艺较复杂,饰面层与保温层在现场分开施工,部分饰面层易开裂脱落,造成体系防水性能不达标。王浩臻等「‘“」制备了一种节能型复合陶板饰面一体化板。主要包括具有界面增强及防火保温作用的PU板材和具有装饰及防火作用的饰面层等材料,成品保温装饰板厚度在3一12 cm。这种板材的优点是可进行工厂化生产。PU保温板与陶板饰面在上墙前一次成型,简化了施工工艺,施工质量可得到很好控制。
 
  聚氨酯喷涂发泡机PU保温材料是zui理想的建筑保温节能材料,4 cm厚的PU隔热效果相当于1.7  m厚的普通红砖或9 cm厚的岩棉。即要达到相同的保温效果,PU保温层的厚度只有聚苯乙烯泡沫板或岩棉的1/2,聚苯乙烯挤塑板的2/3。随着中国建筑节能市场的迅速发展,PU硬泡体保温产品成为主导市场的保温节能产品的发展方向。需要开发出安全防火、易于施工、成本低、性价比高的PU硬泡产品以适应市场的需求。
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