[發(fā)明專利]一種相變儲能聚氨酯泡沫及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210409259.2
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN103772963A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 趙亮;方向晨;王剛;馬蕊英;孫劍鋒
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08G18/76;C08G18/48;C08J9/00;C08K9/10;C08K9/04;C08K3/26;C08K3/36;C08K3/22;C08K3/02
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技術領域

本發(fā)明涉及一種硬質聚氨酯泡沫及其制備方法，更具體地說，是關于一種相變儲能硬質聚氨酯泡沫及其制備方法。本發(fā)明相變儲能硬質聚氨酯泡沫，除具有調(diào)溫功能外，還兼具環(huán)保阻燃、改善聚氨酯基體性能的作用。

背景技術

聚氨酯是由異氰酸酯與多元醇反應制成的一種具有氨基甲酸酯鏈段重復結構單元的聚合物。聚氨酯材料性能優(yōu)異，用途廣泛，制品種類多，聚氨酯泡沫是聚氨酯的主要品種，約占其總量的70%，已成為近10年來發(fā)展速度最快的合成材料之一，年增長率保持在7%左右。目前從全球范圍看，?硬質聚氨酯泡沫(?Rigid?Polyurethane?Foam)主要用于建筑業(yè)、制冷設備如冰箱、冰柜、冷藏運輸車、管道、大型貯罐等；在家具行業(yè)、裝飾行業(yè)、家用電器等領域的應用也得到了較快的發(fā)展。目前，中國在建筑方面的應用約占25%，而發(fā)達國家用于建筑行業(yè)的比例較高，例如美國為49%，日本為43%，可見中國在該領域的潛在市場巨大，前景廣闊。

相變材料(?Phase?Change?Materials，PCM)?在環(huán)境溫度變化時，發(fā)生相態(tài)轉變從而具有吸收、儲存和釋放熱量(相變熱)的功能，?因而在太陽能利用、廢熱回收、智能建筑等領域有廣泛的應用前景。微膠囊是直徑為1～500μm的微小“容器”，將相變材料包覆在囊壁內(nèi)制成的相變材料微膠囊(Microencapsulated?Phase?Change?Materials，MicroPCMs)?可實現(xiàn)相變材料的永久固態(tài)化。MicroPCMs能夠在一定范圍內(nèi)吸收或放出熱量，而且在吸熱、放熱過程中溫度幾乎不變，這種特殊性能使其在諸多方面得到了重要應用。

此外，在硬質聚氨酯泡沫基體中加入剛性粒子可以提高聚氨酯泡沫的壓縮強度、模量和尺寸穩(wěn)定性。近年來顆粒增強特別是納米顆粒增強增韌聚氨酯泡沫復合材料已開始成為新材料研究的熱點。

US?5258416公開了一種具有儲能調(diào)溫功能的硬質聚氨酯泡沫的制備方法。該方法選擇無機水合鹽（主要是鋰鹽）作為相變材料，吸收/釋放熱量。但是無機水合鹽存在過冷和相分離等缺陷，若干次循環(huán)使用后，其相變功能勢必有所下降；此外鋰鹽也存在一定的腐蝕性，對硬質聚氨酯泡沫基體也會造成一定的傷害。

US?6028122公開了一種具有相變儲能功能的硬質聚氨酯泡沫的制備方法。該方法以異氰酸酯和聚醚多元醇為母體材料，采用全水發(fā)泡技術，以氨基醇等物質為交聯(lián)劑，添加有機相變材料（包括石蠟）發(fā)泡后制得硬質聚氨酯泡沫。該方法制備的相變聚氨酯泡沫儲熱能力較好，可用在紡織品、建材等多個方面。但是也存在一定不足，主要是其中的相變材料增加了硬質聚氨酯泡沫的燃燒隱患。

CN?1966846A公開了一種相變聚氨酯熱敏材料微膠囊雙向調(diào)溫面料的制備方法。它是先用聚氨酯作外殼包裹熱敏材料制作微膠囊，然后用聚丙烯酸????????????????酯作為粘合劑通過對織物的后整理將這種微膠囊粘合到織物的纖維表面，????????????????這種熱敏材料是正十四烷等石蠟類物質，這類熱敏材料會使聚氨酯母體的熱穩(wěn)定性下降，即存在火災隱患。

Sarier等人（Thermo.?Acta?2007，?454，?90～98）將石蠟類有機相變材料直接合成在硬質聚氨酯泡沫中，并對制備后的儲能聚氨酯泡沫進行了表征分析，結果顯示當使用正十六烷作為相變材料的情況下，儲能聚氨酯泡沫在一定外力擠壓下，會發(fā)生滲漏現(xiàn)象。

《化工新型材料》（2007，35（10）：53～55）制備了添加相變材料微膠囊的聚氨酯泡沫，并通過二月桂酸二丁基錫（DBTL）部分消除泡沫發(fā)泡過程的不利因素，一定程度上改善了相變材料對聚氨酯泡沫基質的影響。但是，DBTL中的錫會在生成的聚氨酯泡沫中沉積，從而阻斷泡沫基質的鏈接結構，即泡沫構造會形成斷層，影響泡沫的質量。此外，DBTL調(diào)節(jié)過程較為復雜，需要不斷改變DBTL和另一種原料的配比，即產(chǎn)品的穩(wěn)定性存在不足，不利于工業(yè)化推廣使用。該文獻制備的MicroPCMs是以三聚氰胺-甲醛為囊壁，表面含有一定數(shù)量的羥基，會吸附一定的水分，在反應過程中消耗部分-NCO，所以需要在反應過程中補充原料。由于MicroPCMs的加入，使得聚氨酯泡沫的結構出現(xiàn)部分改變，即局部出現(xiàn)斷層結構，加之前面DBTL的影響，勢必加重泡沫質量（包括力學性能等因素）的降低，為將來的應用造成一定障礙。

發(fā)明內(nèi)容