[發明專利]一種聚氨酯與水泥原位復合的發泡方法及其應用

在審

• 申請號: 201710095599.5
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106747590A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 潘春躍;王健雁;劉萍
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C04B38/02
• 分類號: C04B38/02;C04B28/04;C04B111/28;C04B111/40;C04B111/52
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技術領域

本發明涉及一種聚氨酯與水泥原位復合發泡的保溫防火材料的制備方法，屬于有機/無機復合型建筑材料領域。

技術背景

近年來，隨著能源的日益枯竭和環境的不斷惡化，節能減排已然成為世界各國的普遍共識。各項建筑節能法規的相繼頒布與執行，使得建筑保溫材料的研制與應用正受到人們的廣泛關注。聚氨酯作為一種新型的有機泡沫材料，具有隔熱保溫等優良特性，較好地滿足了節能保溫工程的要求，但在實際應用中存在強度低、,在燃燒時釋放大量熱量、產生大量有毒煙氣等缺陷，一定程度上制約了其在諸多行業的發展。目前聚氨酯與水泥復合建筑保溫材料的研究主要宏觀方面的復合，如聚氨酯做芯，外面涂水泥砂漿，或者三明治結構的聚氨酯水泥復合材料。

中國專利申請CN102701687A公開了一種聚氨酯水泥泡沫保溫防火材料及其制備方法是水泥中引入大量微小、穩定、封閉的氣泡和少量的聚氨酯，將其均勻地分散在水泥基材中，將水溶性聚氨酯直接加入水泥漿，但是水泥中的水量遠遠超出相對于聚氨酯發泡所需的水量，聚氨酯在水泥中的發泡速率極快，生成脲基甲酸酯，難以同時發泡，可操作性差。

中國專利申請CN205476202U公開了一種模鑄成型纖維水泥壓力板飾面改性聚氨酯保溫裝飾一體化板，纖維水泥壓力板裝飾層與背襯層之間設有通過模鑄成型的改性聚氨酯保溫層，是三明治結構的聚氨酯水泥復合材料，此法在有效提高防火性能同時，可保持保溫隔熱性能，但聚氨酯泡沫與水泥砂漿或發泡水泥之間很難達到微觀層面的復合，界面間存在不相容性，難以形成有機/無機緊密聯系的統一整體。

中國專利申請CN2167140公開了一種聚氨酯水泥復合板的制作方法，是一種輕質三層結構的聚氨酯混凝土復合板，它由中間層聚氨酯硬質泡沫塑料和兩邊的混凝土面層結合而成。但是聚氨酯泡沫與水泥難以形成有機/無機緊密聯系的統一整體。

中國專利申請 CN204753953U公開了一種提供了一種保溫型聚氨酯混凝土砌塊,所述保溫型聚氨酯混凝土砌塊設有空心腔體,所述空心腔體內填充有聚氨酯。聚氨酯泡沫與水泥難以形成有機/無機緊密聯系的統一整體。

發明內容

本發明針對聚氨酯保溫板存在的防火等級低等問題和常規改性手段無法克服的不足，以及聚氨酯與水泥復合發泡過程中發泡速率不匹配的問題，目的之一在于提供一種聚氨酯與水泥原位復合發泡的保溫材料，該材料中聚氨酯與水泥同時發泡，解決速率匹配和發泡相互抑制難題，形成IPN結構。

本發明的第二個目的是在于提供一種反應條件溫和、操作便捷的所述聚氨酯與水泥原位復合發泡的保溫材料的制備方法。

為達到上述目的，本發明的技術方案為：

本發明提供的一種聚氨酯與水泥原位復合發泡的保溫材料，包含有：水泥100份，雙氧水2-6份，PP短切纖維0.2-1.0份，穩泡劑0.3-2.0份，甲酸鈣1-2份，水45-55份，異氰酸酯5-25份，聚醚多元醇5-15份，聚硅氧烷聚醚0.1-0.4份，催化劑0.005-0.3份。

所述穩泡劑為親水性陰離子型表面活性劑，可以是硬脂酸鈉，硬脂酸鈣中的一種或幾種。

所述異氰酸酯無特別要求，可以是甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、多亞甲基多苯基二異氰酸酯中的一種或幾種。

所述催化劑無特別要求，可以是異辛酸亞錫、二月桂酸二異丁基錫、三乙烯二胺、雙(二甲氨基乙基)醚中的一種或幾種。

本發明提供的一種聚氨酯與水泥原位復合發泡的保溫材料的制備方法，其工藝簡單易行，特別適合于工業化生產和應用，具體包括以下步驟：

(1)按常規方法加入水泥、粉煤灰、PP短切纖維、穩泡劑、水等組分；

(2)將聚醚多元醇、聚硅氧烷聚醚、催化劑混合成均一漿料，加入步驟(1)制備的漿料；

(3)將異氰酸酯，雙氧水加入步驟(2)制備的漿料，靜置2-4min發泡固化，然后在常溫下熟化24h，得到聚氨酯泡與水泥泡均勻復合的保溫材料。

本發明提供的一種聚氨酯與水泥原位復合發泡的保溫防火材料的制備方法中，所述有機聚氨酯與無機水泥復合，燃燒性能達到A級，導熱系數低至0.041-0.048W/(m.k)。

相對現有技術，本發明的有益效果在于：

1.采用二次加料工藝，先將多元醇、催化劑、聚硅氧烷聚醚等與水泥漿混合，再加入異氰酸酯和發泡劑，獲得了一種聚氨酯與水泥復合發泡的保溫材料，有機聚氨酯和無機水泥原位復合發泡，形成相互穿插的IPN結構。