本發(fā)明屬于外墻體保溫材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚氨酯硬泡外墻保溫材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)正在制定一系列強(qiáng)制性的建筑節(jié)能措施，這無疑給PU泡沫塑料在建筑節(jié)能中大規(guī)模使用創(chuàng)造了一個(gè)發(fā)展機(jī)遇。然而聚氨酯硬泡是一種容易燃燒的有機(jī)材料，它在燃燒時(shí)釋放出大量有毒煙霧，可使人在短時(shí)間內(nèi)中毒和窒息。在我國(guó)PU泡沫塑料的實(shí)際使用中，火災(zāi)事故不斷發(fā)生。因此如果不能有效、切實(shí)地解決其防火安全性的問題，找不到一個(gè)具有充分科學(xué)根據(jù)的途徑來解決其使用過程中的防火安全性問題，那么PU泡沫塑料就無法在我國(guó)建筑節(jié)能中獲得大規(guī)模推廣應(yīng)用。所以聚氨酯泡沫塑料的耐燃、防火等問題成為迫切需要解決的重要課題，這個(gè)問題是硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料今后能否繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

公開號(hào)為CN 101435254A、CN 100363578C和CN 100443683C等文獻(xiàn)都報(bào)道了聚氨酯硬質(zhì)泡沫外墻保溫系統(tǒng)，基本上都包括基體墻面、防潮層、聚氨酯硬質(zhì)泡沫保溫層、界面層和修飾層，其關(guān)鍵技術(shù)都是變換界面層材料，以增強(qiáng)修飾層在聚氨酯硬質(zhì)泡沫外表面的附著力。

專利ZL200610043347.X、提出了一種聚氨酯硬泡外墻外保溫系統(tǒng)材料，包括聚氨酯防潮底漆、聚氨酯硬體材料、界面劑、內(nèi)含玻璃纖維網(wǎng)格布的抗裂聚合物水泥砂漿和飾面涂料。其特點(diǎn)是解決了外墻保溫墻面裂縫的產(chǎn)生，提高了表面平整度和裝飾性。但是該專利對(duì)材料的防火阻燃性沒有提及，保溫體系也沒有防火阻燃的相關(guān)措施。另外的相關(guān)專利ZL200810204580.0提出了一種噴涂型聚氨酯外墻保溫系統(tǒng)及其施工方法，聚氨酯直接噴涂于涂有防潮底漆的基層墻面上，聚氨酯硬泡外設(shè)有找平層，找平層和聚氨酯硬泡間設(shè)有界面砂漿，找平層外設(shè)有耐堿網(wǎng)格布，網(wǎng)格布外是抹面砂漿。此保溫系統(tǒng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單施工快捷，可有效的防止墻面空鼓、開裂、滲水等缺陷。該專利提出系統(tǒng)具有阻火功能，其阻火功能的實(shí)現(xiàn)是通過界面砂漿和抹面聚合物砂漿阻隔作用來實(shí)現(xiàn)的，對(duì)聚氨酯硬泡材料本身的防火阻燃沒有提及，而聚氨酯硬泡本身的防火阻燃性不好，將影響了整個(gè)體系的防火阻燃效果。專利CN200810105000.2公開了一種聚氨酯/酚醛泡沫保溫材料的制備方法，采用異氰酸酯與聚醚多元醇的預(yù)聚物對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行改性，添加表面活性劑、發(fā)泡劑，在室溫下自由發(fā)泡，制備聚氨酯/酚醛泡沫保溫材料，所得泡沫保溫材料具有表面粉化小、韌性好、耐火性能好等優(yōu)點(diǎn)。然而該體系從本質(zhì)上說是一種用聚氨酯增加柔韌性的酚醛樹脂發(fā)泡體系，其力學(xué)性能和粘接性能同聚氨酯體系是無法相比的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外結(jié)合聚氨酯硬泡保溫系統(tǒng)的存在的主要問題，結(jié)合目前聚氨酯硬泡防火阻燃技術(shù)的研究進(jìn)展，聚氨酯保溫材料達(dá)到國(guó)標(biāo)B1級(jí)或更高的防火等級(jí)，單一的添加阻燃劑技術(shù)不能解決問題，并且存在聚氨酯硬泡保溫材料防火阻燃性能與力學(xué)性能相互矛盾的問題，本發(fā)明提出一種聚氨酯硬泡外墻保溫材料，該保溫材料提高阻燃性同時(shí)保持其優(yōu)異的力學(xué)性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種聚氨酯硬泡外墻保溫材料，由A組分和B組分組成，按照重量份數(shù)計(jì)算，A組分由酚醛樹脂1～4份、溴化環(huán)氧樹脂4～16份、聚醚多元醇60～80份、氧化石墨烯5～10份、催化劑1～4份、阻燃劑15～30份、穩(wěn)定劑1～3份以及發(fā)泡劑15～30份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述發(fā)泡劑由環(huán)戊烷1～5份、五氟環(huán)戊烷6～12份與二氯乙烷2～6份組成。

進(jìn)一步，溴化環(huán)氧樹脂由四溴雙酚與環(huán)氧氯丙烷為原料制備得到，其環(huán)氧當(dāng)量為450～480g/eq，溴含量為48～52wt％。

進(jìn)一步，所述催化劑為月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、醋酸錫、二乙酸二丁基錫或二乙酸二辛基錫。

進(jìn)一步，所述阻燃劑為磷酸三(2-氯乙基)酯、甲基磷酸二甲酯、三(2，3-二溴丙基)聚異氰脲酸酯或三溴新戊醇。

進(jìn)一步，穩(wěn)定劑為聚醚改性有機(jī)硅氧烷。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種聚氨酯硬泡外墻保溫材料的制備方法，包括以下步驟：將酚醛樹脂、溴化環(huán)氧樹脂、聚醚多元醇、二氯乙烷與五氟環(huán)戊烷預(yù)混合，同時(shí)加入氧化石墨烯、穩(wěn)定劑、催化劑、阻燃劑和環(huán)戊烷得到A組分，將多苯基多亞甲基多異氰酸酯作為B組分，將A組分與B組分混合發(fā)泡，異氰酸酯指數(shù)為1.05～1.15，得到聚氨酯硬泡外墻保溫材料。

進(jìn)一步，A組分與B組分的混合重量比為1∶1～1.8。

本發(fā)明中采用酚醛樹脂最突出的特點(diǎn)是阻燃、低煙、抗高溫歧變，具有質(zhì)量輕、絕熱性好、耐熱性能好、尺寸穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，是唯一一種不用添加阻燃劑能夠達(dá)到難燃級(jí)別(防火B(yǎng)1級(jí))的有機(jī)材料，氧指數(shù)高達(dá)45。酚醛樹脂阻燃性能好的根本原因是其高殘?zhí)柯屎头恿u基的自由基捕獲作用，在本發(fā)明中將酚醛樹脂和聚氨酯結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可以明顯提高聚氨酯硬泡的阻燃性能。

本發(fā)明采用環(huán)氧樹脂改性聚氨酯硬泡的主要目的為環(huán)氧基團(tuán)與異氰酸酯反應(yīng)生成高耐熱的聚噁唑酮化合物，因此引入不同的環(huán)氧樹脂可以得到不同耐熱性的聚氨酯泡沫塑料；如果采用普通的環(huán)氧樹脂會(huì)降低聚氨酯硬泡的阻燃性能，因此本發(fā)明采用已經(jīng)市場(chǎng)化的阻燃性環(huán)氧樹脂溴化環(huán)氧樹脂，即提高聚氨酯硬泡的耐熱性又提高其阻燃性。

本發(fā)明所述聚醚多元醇還包括含叔胺基聚醚多元醇，可以由多元伯或仲胺與環(huán)氧化合物開環(huán)反應(yīng)制得，多元胺的碳原子數(shù)在2～18之間，具體包括乙二胺聚氧化丙烯四醇或二乙烯三胺聚氧化丙烯五醇。

在本發(fā)明中，所述的阻燃劑為磷酸三(2-氯乙基)酯、甲基磷酸二甲酯、三(2.3二溴丙基)聚異氰脲酸酯或三溴新戊醇，這些阻燃劑屬于添加型或反應(yīng)型阻燃劑，與聚氨酯體系相容性好，加入后體系能保持長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性，并且對(duì)聚氨酯硬泡本身的力學(xué)性能影響較小，在聚氨酯硬泡系統(tǒng)中使用阻燃抑煙效果顯著。

本發(fā)明采用氧化石墨烯增強(qiáng)了其與聚氨酯基體的界面結(jié)合力，制備的聚氨酯硬泡外墻保溫材料更耐老化，通透性更好。根據(jù)DIN EN50147-1，在磁場(chǎng)，平面波和微波場(chǎng)類型的頻率下測(cè)得該外墻保溫材料屏蔽衰減效果顯著

本發(fā)明的有益效果是產(chǎn)品同時(shí)具有較高的阻燃性能和優(yōu)異的力學(xué)性能。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種聚氨酯硬泡外墻保溫材料，由A組分和B組分組成，按照重量份數(shù)計(jì)算，A組分由酚醛樹脂1份、溴化環(huán)氧樹脂4份、聚醚多元醇60份、氧化石墨烯7份、月桂酸二丁基錫1份、甲基磷酸二甲酯15份、聚醚改性有機(jī)硅氧烷1份以及發(fā)泡劑15份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述發(fā)泡劑由環(huán)戊烷1份、五氟環(huán)戊烷6份與二氯乙烷4份組成。A組分與B組分的混合重量比為1∶1。

制備方法，包括以下步驟：將酚醛樹脂、溴化環(huán)氧樹脂、聚醚多元醇、二氯乙烷與五氟環(huán)戊烷預(yù)混合，同時(shí)加入氧化石墨烯、聚醚改性有機(jī)硅氧烷、月桂酸二丁基錫、甲基磷酸二甲酯和環(huán)戊烷得到A組分，將多苯基多亞甲基多異氰酸酯作為B組分，將A組分與B組分混合發(fā)泡，異氰酸酯指數(shù)為1.05，得到聚氨酯硬泡外墻保溫材料。

實(shí)施例2

一種聚氨酯硬泡外墻保溫材料，由A組分和B組分組成，按照重量份數(shù)計(jì)算，A組分由酚醛樹脂2份、溴化環(huán)氧樹脂10份、聚醚多元醇70份、氧化石墨烯5份、辛酸亞錫2份、磷酸三(2-氯乙基)酯24份、聚醚改性有機(jī)硅氧烷2份以及發(fā)泡劑24份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述發(fā)泡劑由環(huán)戊烷3份、五氟環(huán)戊烷9份與二氯乙烷2份組成。A組分與B組分的混合重量比為1∶1.4。

制備方法，包括以下步驟：將酚醛樹脂、溴化環(huán)氧樹脂、聚醚多元醇、二氯乙烷與五氟環(huán)戊烷預(yù)混合，同時(shí)加入氧化石墨烯、聚醚改性有機(jī)硅氧烷、辛酸亞錫、磷酸三(2-氯乙基)酯和環(huán)戊烷得到A組分，將多苯基多亞甲基多異氰酸酯作為B組分，將A組分與B組分混合發(fā)泡，異氰酸酯指數(shù)為1.1，得到聚氨酯硬泡外墻保溫材料。

實(shí)施例3

一種聚氨酯硬泡外墻保溫材料，由A組分和B組分組成，按照重量份數(shù)計(jì)算，A組分由酚醛樹脂4份、溴化環(huán)氧樹脂16份、聚醚多元醇80份、氧化石墨烯10份、二乙酸二辛基錫4份、三溴新戊醇30份、聚醚改性有機(jī)硅氧烷3份以及發(fā)泡劑30份組成，B組分為多苯基多亞甲基多異氰酸酯，所述發(fā)泡劑由環(huán)戊烷5份、五氟環(huán)戊烷12份與二氯乙烷6份組成。A組分與B組分的混合重量比為1∶1.8。

制備方法，包括以下步驟：將酚醛樹脂、溴化環(huán)氧樹脂、聚醚多元醇、二氯乙烷與五氟環(huán)戊烷預(yù)混合，同時(shí)加入氧化石墨烯、聚醚改性有機(jī)硅氧烷、二乙酸二辛基錫、三溴新戊醇和環(huán)戊烷得到A組分，將多苯基多亞甲基多異氰酸酯作為B組分，將A組分與B組分混合發(fā)泡，異氰酸酯指數(shù)為1.15，得到聚氨酯硬泡外墻保溫材料。

實(shí)施例4

將實(shí)施例1-3制備得到的聚氨酯硬泡外墻保溫材料進(jìn)行抗壓強(qiáng)度以及氧化指數(shù)等性能測(cè)定，結(jié)果見表1。

表1實(shí)施例1-3保溫材料性能參數(shù)

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。