一种聚氨酯阻燃隔暖材料及其制备方法和聚氨酯隔热铝合金与流程

1.本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种阻燃泡沫材料，尤其涉及一种聚氨酯阻燃隔暖材料及其制备方法和聚氨酯隔热铝合金。


背景技术：

2.聚胺酯(polyurethane,pu)，是指主链中含有氨基甲酸酯特征单元的一类高分子材料，它比pvc发泡材料有更好的稳定性、耐化学性、回弹性和力学性能，具有更小的压缩变型性。这种高分子材料广泛用于黏合剂，涂层，低速轮胎，垫圈，车垫等工业领域，在日常生活领域聚氨酯被用来制造各种泡沫和塑料海绵。由于聚氨酯具有非常低的导热系数，以其为基础的新型墙体保温材料已经发展成熟，目前广泛应用于家居、建筑、交通、家电等领域。然而，高分子材料如塑料，橡胶、纤维等，而这些材料大多数是可以燃烧的，因而时常需要加入阻燃剂等功能助剂。
3.阻燃剂(flameretardant)是一种赋予易燃聚合物难燃性的助剂，品种繁多，主要用于阻燃合成和高分子材料等。原则上能够阻止有机高聚物材料燃烧的物质都可作为阻燃剂，但在实际应用中，人们往往选择具备热分解温度高、与高聚物相容性好、燃烧时无有毒有害气体放出等特点的阻燃剂。在建筑隔暖材料领域中，使用最多的是添加型阻燃剂，将其掺混在聚合物中，多用于热塑性材料，其热稳定性好、无腐蚀性、无毒性、挥发性低、效果持久。然而，添加型阻燃剂与聚氨酯材料混合时却经常出现易挥发、易溶出、易迁移和渗出等问题。另外，由于聚氨酯材料的发泡率高，添加型阻燃剂与其混合制成组合聚醚时还出现易分解的问题，导致组合聚醚与催化剂反应，降低了总反应速度而使组合聚醚失效。因此，一种新型的聚氨酯阻燃隔暖材料成为高分子领域研究的重点。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种聚氨酯阻燃隔暖材料及其制备方法和聚氨酯隔热铝合金，本材料具有优异的隔热阻燃性，抗压强度高，保温性能好，可100％回收利用。
5.为此，本发明技术方案如下：
6.第一方面，本发明提供一种聚氨酯阻燃隔暖材料，所述聚氨酯阻燃隔暖材料按重量份计算至少包括以下组分：
[0007][0008]
其中，聚醚多元醇可以是40重量份、41重量份、42重量份、43重量份、44重量份、45重量份、46重量份、47重量份、48重量份、49重量份、50重量份、51重量份、52重量份、53重量份、54重量份、55重量份、56重量份、57重量份、58重量份、59重量份、60重量份或所述范围中的任意取值，由于篇幅限制，不再赘述。三聚氰胺聚醚可以是20重量份、21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份、29重量份、30重量份或所述范围中的任意取值，由于篇幅限制，不再赘述。苯酐聚酯多元醇可以是30重量份、31重量份、32重量份、33重量份、34重量份、35重量份、36重量份、37重量份、38重量份、39重量份、40重量份、41重量份、42重量份、43重量份、44重量份、45重量份、46重量份、47重量份、48重量份、49重量份、50重量份或所述范围中的任意取值，由于篇幅限制，不再赘述。1,3,3,5,5-五甲基环己胺可以是0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份、1重量份或所述范围中的任意取值，由于篇幅限制，不再赘述。n-甲基环己胺可以是0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份、1重量份或所述范围中的任意取值，由于篇幅限制，不再赘述。三乙烯二胺可以是0.3重量份、0.31重量份、0.32重量份、0.33重量份、0.34重量份、0.35重量份、0.36重量份、0.37重量份、0.38重量份、0.39重量份、0.4重量份或所述范围中的任意取值，由于篇幅限制，不再赘述。聚合mdi可以是1重量份、1.02重量份、1.04重量份、1.06重量份、1.08重量份、1.10重量份、1.12重量份、1.14重量份、1.16重量份、1.18重量份、1.20重量份、1.22重量份、1.25重量份或所述范围中的任意取值，由于篇幅限制，不再赘述。
[0009]
优选地，所述聚醚多元醇为聚醚二元醇、聚醚三元醇或聚醚四元醇中的一种或至少两种的混合物；
[0010]
优选地，所述聚合mdi为多亚甲基多苯基异氰酸酯。
[0011]
优选地，按重量份计算还包括2-5重量份的泡沫稳定剂，例如可以是2重量份、2.2重量份、2.4重量份、2.6重量份、2.8重量份、3重量份、3.2重量份、3.4重量份、3.6重量份、3.8重量份、4重量份、4.2重量份、4.4重量份、4.6重量份、4.8重量份、5重量份或所述范围中的任意取值，由于篇幅限制，不再赘述。
[0012]
优选地，按重量份计算还包括15-30重量份的阻燃剂，优选为复合阻燃剂，更优选为tcpp和/或tep阻燃剂；例如可以是15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份、
20重量份、21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份、29重量份、30重量份或所述范围中的任意取值，由于篇幅限制，不再赘述。
[0013]
优选地，按重量份计算还包括5-8重量份的扩链剂；例如可以是5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份或所述范围中的任意取值，由于篇幅限制，不再赘述。
[0014]
优选地，按重量份计算还包括0.3-1重量份的催化剂，优选为三聚催化剂，例如可以是0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份、1重量份或所述范围中的任意取值，由于篇幅限制，不再赘述。
[0015]
其中，扩链剂优选三乙醇胺或403；所述聚醚四元醇聚合物优选450；所述苯酐聚酯二元醇聚合物优选7001，所述泡沫稳定剂优选德美的8805。
[0016]
第二方面，本发明提供如第一方面所述的聚氨酯阻燃隔暖材料的制备方法，包括以下步骤：
①
关闭a料和b料卸料阀，a料由聚醚多元醇、三聚氰胺聚醚、苯酐聚酯多元醇、1,3,3,5,5-五甲基环己胺、n-甲基环己胺、三乙烯二胺和水组成，b料为聚合mdi；
[0017]
②
加料：把a料和b料分别加入到a料筒和b料筒中；
[0018]
③
充气：气压在0.2-0.4mp之间；
[0019]
④
开启a料筒和b料筒排气开关排净空气；
[0020]
⑤
调整a料泵浇注参数，测试每秒出料质量：设定sv值为12；pv值12.7；浇注频率38hz；调整b料泵浇注参数，测试每秒出料质量：设定sv值为11；pv值为11.7；浇注频率为35.4hz；
[0021]
⑥
调整a泵和b泵浇注频率，使a、b注料质量相等；
[0022]
⑦
浇注：同时开启a泵和b泵，按所述浇注参数控制浇注时间。
[0023]
优选地，a料还包括泡沫稳定剂；
[0024]
优选地，a料还包括阻燃剂；
[0025]
优选地，a料还包括扩链剂；
[0026]
优选地，a料还包括催化剂。
[0027]
第三方面，本发明提供一种聚氨酯隔热铝合金，包括位于中间的内层材料和分布于内层材料两侧的聚氨酯隔热铝合金型材，内层材料与聚氨酯隔热铝合金型材咬合，聚氨酯隔热铝合金型材的内腔设有中空结构，所述中空结构为增强尼龙所完全填充，所述内层材料为第一方面所述的聚氨酯阻燃隔暖材料。
[0028]
增强尼龙是以尼龙66为基材，加入25
±
2.5％玻璃纤维复合而成的增强pa66。增强pa66结构强度高，与铝合金门窗的连接更加牢固，与聚氨酯硬质泡沫结合也更加紧密。外层材料除作为连接件提升连接强度外，尼龙66材质使其具备优良的隔热性能，增强尼龙层的隔热性能为0.3w/mk2，成为被动门窗隔热第一道屏障，还具有熔点高线膨胀系数与铝合金非常接近的优点，这样可以保证环境中被动门窗的密封性能长期保持不变，寿命长，更耐用，增强pa66还具有抗冲击强度、抗腐蚀、耐紫外线、寿命长久的优点，因而能够为优良的隔热性能提供保障。
[0029]
优选地，所述聚氨酯隔热铝合金型材和内层材料通过设置在对应面上的复合结构并经热压复合而成。
[0030]
优选地，所述复合结构包括聚氨酯隔热铝合金型材对应内层材料的一面上设置的
若干t型复合边和所述内层材料相应面上对应t型复合边设置的t型槽，利用t型复合边与t型槽的配合并经热压实现聚氨酯隔热铝合金型材和内层材料的复合，其中，所述t型复合边由第一竖直边和设置在第一竖直边顶端的水平边组成，水平边宽度大于第一竖直边高度，同一侧聚氨酯隔热铝合金型材上的t型复合边规格相同且平均分布。
[0031]
优选地，聚氨酯隔热铝合金型材的外饰面采用粉末喷涂和/或氟碳喷涂工艺。
[0032]
与现有技术相比，本发明的聚氨酯阻燃隔暖材料能起到结构型阻燃的效果，在制备过程中产生分子内协同效应，比添加型阻燃剂物理混合阻燃效果更佳，通过聚合反应分子内结合阻断元素，不存在添加型阻燃剂挥发、溶出、迁移和渗出问题，能够长期保持优越的阻燃性能。本发明的聚氨酯阻燃隔暖材料具有较低的导热系数，具有较高的抗压强度，粘结性能好，尺寸稳定性佳等优异的机械物理性能。聚氨酯原材料分子链带有阻燃基团，在实际应用中可不用或少用添加型阻燃剂。
[0033]
本发明的聚氨酯阻燃隔暖材料能避免因分解与催化剂发生反应，降低反应速度而致使组合聚醚失效等缺陷，因而储存稳定性好，具有优越的保温性能，同时阻燃性能达到难燃级别，阻燃不会随着时间推移而析出，并且不含消耗臭氧层物质(ods)，实现对环境的友好，真正减少了污染。本发明提供的聚氨酯阻燃隔暖材料具有快速成型、尺寸稳定性好、气密性好、导热系数低、抗压强度高等特点，解决了门窗隔暖的问题，又解决了材料易燃的问题难点，降低了火灾隐患。
[0034]
本发明的聚氨酯隔热铝合金保温性良好，制作简单，可以100％回收利用。
附图说明
[0035]
图1为本发明的聚氨酯隔热铝合金的结构示意图。
[0036]
其中，1-内层材料，2-聚氨酯隔热铝合金型材，3-中空结构，4-复合结构。
具体实施方式
[0037]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。所有实施例和对比例的制备方法如下：
[0039]
①
关闭a料和b料卸料阀；
[0040]
②
加料：把a料和b料分别加入到a料筒和b料筒中；
[0041]
③
充气：气压在0.2-0.4mp之间；
[0042]
④
开启a料筒和b料筒排气开关排净空气；
[0043]
⑤
调整a料泵浇注参数，测试每秒出料质量：设定sv值为12；pv值12.7；浇注频率
38hz；调整b料泵浇注参数，测试每秒出料质量：设定sv值为11；pv值为11.7；浇注频率为35.4hz；
[0044]
⑥
调整a泵和b泵浇注频率，使a、b注料质量相等；
[0045]
⑦
浇注：同时开启a泵和b泵，按所述浇注参数控制浇注时间。
[0046]
所有实施例和对比例的各组分原料重量份如表1-1和表1-2所示。
[0047]
表1-1 实施例组分表
[0048] 实施例1实施例2实施例3聚醚多元醇405060三聚氰胺聚醚202530苯酐聚酯多元醇3040501,3,3,5,5-五甲基环己胺0.50.751n-甲基环己胺0.50.751三乙烯二胺0.30.350.4水111泡沫稳定剂245阻燃剂152030扩链剂578催化剂111
[0049]
表1-2 对比例组分表
[0050][0051][0052]
性能测试：
[0053]
按照所有实施例和对比例以及选用目前市场上常规的聚氨酯隔热铝合金型材(厂家：上海威固化工制品有限公司，产品名称：聚氨酯隔热浇注胶(断桥隔热铝型材专用))作为对比设计测试的成品各项性能指标，结果如下：
[0054]
表3 测试结果
[0055][0056]
实验数据显示，本发明的材料具有较低的线性导热系数，隔热作用好，保温性能优异；普遍来讲，比对比例和现有的材料的隔热性能都要好。密度比对比例和市售材料更大，起到提高质量的作用。另外，实施例1-3的闭孔率可达98％。本发明的材料的扛压缩强度好，能起到高强度、抗撕裂的特性。氧指数越大，说明材料的阻燃性能越好。从数据来看，本发明的材料具有良好的阻燃性能。
[0057]
本发明的聚氨酯阻燃隔暖材料能起到结构型阻燃的效果，在制备过程中产生分子内协同效应，比添加型阻燃剂物理混合阻燃效果更佳，通过聚合反应分子内结合阻断元素，不存在添加型阻燃剂挥发、溶出、迁移和渗出问题，能够长期保持优越的阻燃性能。本发明的聚氨酯阻燃隔暖材料具有较低的导热系数，具有较高的抗压强度，粘结性能好，尺寸稳定性佳等优异的机械物理性能。聚氨酯原材料分子链带有阻燃基团，在实际应用中可不用或少用添加型阻燃剂。
[0058]
本发明的聚氨酯阻燃隔暖材料能避免因分解与催化剂发生反应，降低反应速度而致使组合聚醚失效等缺陷，因而储存稳定性好，具有优越的保温性能，同时阻燃性能达到难燃级别，阻燃不会随着时间推移而析出，并且不含消耗臭氧层物质(ods)，实现对环境的友好，真正减少了污染。本发明提供的聚氨酯阻燃隔暖材料具有快速成型、尺寸稳定性好、气密性好、导热系数低、抗压强度高等特点，解决了门窗隔暖的问题，又解决了材料易燃的问题难点，降低了火灾隐患。本发明的聚氨酯隔热铝合金保温性良好，制作简单，可以100％回收利用。
[0059]
应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。
[0060]
申请人声明，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属
于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种聚氨酯阻燃隔暖材料，其特征在于，所述聚氨酯阻燃隔暖材料按重量份计算至少包括以下组分：2.根据权利要求1所述的聚氨酯阻燃隔暖材料，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚醚二元醇、聚醚三元醇或聚醚四元醇中的一种或至少两种的混合物；优选地，所述聚合mdi为多亚甲基多苯基异氰酸酯。3.根据权利要求1-2中任一项所述的聚氨酯阻燃隔暖材料，其特征在于，按重量份计算还包括2-5重量份的泡沫稳定剂；优选地，按重量份计算还包括15-30重量份的阻燃剂，优选为复合阻燃剂，更优选为tcpp和/或tep阻燃剂；优选地，按重量份计算还包括5-8重量份的扩链剂；优选地，按重量份计算还包括0.3-1重量份的催化剂，优选为三聚催化剂。4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚氨酯阻燃隔暖材料的制备方法，包括以下步骤：
①
关闭a料和b料卸料阀，a料由聚醚多元醇、三聚氰胺聚醚、苯酐聚酯多元醇、1,3,3,5,5-五甲基环己胺、n-甲基环己胺、三乙烯二胺和水组成，b料为聚合mdi；
②
加料：把a料和b料分别加入到a料筒和b料筒中；
③
充气：气压在0.2-0.4mp之间；
④
开启a料筒和b料筒排气开关排净空气；
⑤
调整a料泵浇注参数，测试每秒出料质量：设定sv值为12；pv值12.7；浇注频率38hz；调整b料泵浇注参数，测试每秒出料质量：设定sv值为11；pv值为11.7；浇注频率为35.4hz；
⑥
调整a泵和b泵浇注频率，使a、b注料质量相等；
⑦
浇注：同时开启a泵和b泵，按所述浇注参数控制浇注时间。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，a料还包括泡沫稳定剂；优选地，a料还包括阻燃剂；优选地，a料还包括扩链剂；优选地，a料还包括催化剂。6.一种聚氨酯隔热铝合金，包括位于中间的内层材料(1)和分布于内层材料两侧的聚氨酯隔热铝合金型材(2)，由其特征在于，内层材料(1)与聚氨酯隔热铝合金型材(2)咬合，
聚氨酯隔热铝合金型材(2)的内腔设有中空结构(3)，所述中空结构(3)为增强尼龙所完全填充，所述内层材料(1)为权利要求1-4中任一项所述的聚氨酯阻燃隔暖材料。7.根据权利要求6所述的聚氨酯隔热铝合金，其特征在于，所述聚氨酯隔热铝合金型材(2)和内层材料(1)通过设置在对应面上的复合结构(4)并经热压复合而成。8.根据权利要求6或7所述的聚氨酯隔热铝合金，其特征在于，所述复合结构(4)包括聚氨酯隔热铝合金型材(2)对应内层材料(1)的一面上设置的若干t型复合边和所述内层材料(1)相应面上对应t型复合边设置的t型槽，利用t型复合边与t型槽的配合并经热压实现聚氨酯隔热铝合金型材(2)和内层材料(1)的复合，其中，所述t型复合边由第一竖直边和设置在第一竖直边顶端的水平边组成，水平边宽度大于第一竖直边高度，同一侧聚氨酯隔热铝合金型材(2)上的t型复合边规格相同且平均分布。9.根据权利要求6-8中任一项所述的聚氨酯隔热铝合金，其特征在于，聚氨酯隔热铝合金型材(2)的外饰面采用粉末喷涂和/或氟碳喷涂工艺。

技术总结
本发明属于高分子材料技术领域涉及一种聚氨酯阻燃隔暖材料及其制备方法和聚氨酯隔热铝合金。所述聚氨酯阻燃隔暖材料由聚醚多元醇、三聚氰胺聚醚、苯酐聚酯多元醇、1,3,3,5,5-五甲基环己胺、N-甲基环己胺、三乙烯二胺、聚合MDI等组分构成，具有优异的隔热阻燃性，抗压强度高，保温性能好，可100％回收利用。可100％回收利用。可100％回收利用。


技术研发人员：孙奎动
受保护的技术使用者：天津瑞丰橡塑制品有限公司
技术研发日：2021.11.04
技术公布日：2022/3/7