[發明專利]一種添加煤基固廢制備低密度PVC泡沫保溫材料的方法

在審

• 申請號: 201710947820.5
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107629357A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 向蘭;張清杰;馬蓬楊
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C08L27/06
• 分類號: C08L27/06;C08L63/00;C08K13/06;C08K9/06;C08K9/04;C08K3/30;C08K3/013;C08J9/10
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明涉及一種添加煤基固廢制備低密度PVC泡沫保溫材料的方法，屬于化工材料制備技術領域。該材料可作為隔熱保溫材料，應用于建筑、冷鏈運輸等領域。

背景技術

隨著現代社會的快速發展，輕質高強保溫材料在建筑及冷鏈運輸等領域的需求量日益增大。以建筑行業為例，我國400億平方米既有建筑中約1/3需節能改造，同時每年新增20億平方米建筑面積也有節能需求。外墻保溫是建筑節能的最重要手段。目前達到A級阻燃的保溫材料份額不足10％；達到B1級阻燃的保溫材料份額不足20％，且價格昂貴；70％以上保溫材料份額是聚苯乙烯、聚氨酯等可燃易燃的泡沫保溫材料。聚氯乙烯(PVC)基發泡材料具有原料價廉易得、產品保溫性好、B1級阻燃(離火自熄)、性質穩定等特點，近年來日益受到重視(尹建平等，硬質PVC高發泡保溫板制備研究，中國氯堿，2017，2，19-21)。

目前國內研究、生產高發泡PVC材料處于起步階段，已工業化生產的硬質PVC泡沫材料大多數為低發泡制品，一般采用擠出或模壓發泡成型工藝，密度500-1000kg/m³，導熱系數高，不能滿足建筑保溫材料的性能要求(周小川等，一種PVC發泡板材配方及其制備方法，CN201210486559.0；齊暑華等，一種高性能硬質PVC泡沫塑料及其制備方法，CN201310088200.2)。高發泡硬質PVC泡沫材料大多以異氰酸酯作交聯劑，采用制糊、高溫模壓和二次水煮發泡工藝，通過調整異氰酸酯和含活潑氫化合物的種類和配比，水煮后發生反應實現交聯，制備低密度泡沫材料。該發泡成型工藝具有操作簡單、交聯程度高、過程環保等優點，正成為國內外研發熱點。例如，史愛華等(應用化工，2011，(40)2，287-294)采用不飽和酸酐-多官能度異氰酸酯交聯體系，制備出密度40-80kg/m³的硬質交聯PVC泡沫塑料；Juan Miguel Vazquez(US0131546)采用多官能度環氧樹脂-異氰酸酯交聯體系，得到密度24-100kg/m³的硬質交聯PVC泡沫塑料；王維(一種聚氯乙烯泡沫塑料的制備方法，CN201410744173.4)以PVC為基體，引入馬來酸酐、二異氰酸酯和三聚氰胺作為交聯劑，制備出密度60kg/m³的硬質交聯PVC泡沫塑料。上述工作均為純PVC體系，存在尺寸穩定性差、成本高等問題。

近年來人們也開始探索添加無機填料的硬質PVC高發泡復合板的制備方法。在各種無機填料中，脫硫石膏和粉煤灰等大宗煤基固廢，具有粒度小、耐高溫、導熱系數低、資源豐富和價廉易得等特點，是硬質PVC的理想填料，目前有不少工作報道(寧建華等，一種廢舊PVC和粉煤灰復合材料及其制備方法，CN201210459042.2；向蘭等，用工業固廢制備高填充聚氯乙烯或聚烯烴復合材料的方法，CN201310253135.4；胡勇，一種粉煤灰高發泡家俱板，CN201410522699.8)，大多采用擠出或模壓成型工藝制備低發泡復合板，且側重提高脫硫石膏或粉煤灰填充量及板材力學強度，密度大于500kg/m³，導熱系數大，不能用作保溫材料。

縱觀前人工作，雖然在異氰酸酯作交聯劑制備低密度硬質交聯PVC泡沫材料方面已做了大量工作，但在該體系引入煤基固廢作為填料制備低密度PVC泡沫保溫材料的工作還未見報道，這是由于煤基固廢密度較大、與樹脂基體相容性差，易造成填料團聚沉降，泡孔破損、坍塌和合并等問題。若能解決煤基固廢在以異氰酸酯作交聯劑的硬質交聯PVC發泡體系的高分散問題，同時實現強化偶聯和交聯，則可望制備低密度PVC泡沫保溫材料，為豐富的煤基固廢和PVC資源的大規模高值利用開拓一條綠色環保且市場容量大的新途徑。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種添加煤基固廢制備低密度PVC泡沫保溫材料的方法，使其不僅工藝環保、產品附加值高，而且所制備的保溫材料具有煤基固廢填充量大、密度低、導熱系數小、比壓縮強度高及阻燃性好等特點，可作為隔熱保溫材料用于建筑、冷鏈運輸等領域。

為實現上述發明目標，本發明采用的技術方案如下：

一種添加煤基固廢制備低密度PVC泡沫保溫材料的方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

1)制備煤基固廢-異氰酸酯復合中間體