[发明专利]一种聚氨酯硬泡沫保温材料

说明书

技术领域

本发明涉及保温材料，尤其涉及一种聚氨酯硬泡沫保温材料。

背景技术

随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大，世界各国都开始力推开发可再生能 源，其中太阳能为利用和开发最广、发展前景最好的可再生能源，现已广泛应用于各行各 业，太阳能热水器行业就是其中之一。我国蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能利用前景广 阔，目前已是世界上太阳能热水器的第一使用国和生产国。

众所周知，对太阳能热水器来说，水箱保温材料的选择是至关重要的，目前能用作 水箱的保温材料主要有聚氨酯泡沫、酚醛泡沫、超细纤维等。聚氨酯泡沫是由异氰酸酯与聚 醚组合物混合浇注至模具或水箱空腔内发泡制得，其中聚醚组合物含有聚醚多元醇、发泡 剂、催化剂、固化剂、阻燃剂、稳定剂等，由于聚氨酯泡沫具有成型工艺简单、导热系数低等 优势，是水箱主要采用的保温材料。

木质素结构中含有醇羟基，可以替代部分多元醇与异氰酸酯进行反应制备聚氨酯 硬泡，但由于羟基含量较低，导致其活性较低，限制了其应用；另外，在制备聚氨酯泡沫的过 程中，木质素常以大分子颗粒形式分散在多元醇当中，导致反应性能的下降以及泡孔的不 均匀，于是要想在聚氨酯中大量使用木质素，就必须解决好木质素的溶解问题。

植物油的主要分子组成为三酰基甘油酯，还有少量游离脂肪酸和部分甘油酯、 0.1-0.5%的磷脂、生育酚和维生素E。一般来说，植物油中的油酸含量越高，亚油酸和亚麻酸 含量越低，其氧化稳定性越好。植物油分子中含有大量的碳碳双键，植物油的氧化机理主要 表现为活泼的烯丙基反应，这正是其氧化稳定性差的主要原因。植物油大部分由稳定原料 得到，因此是一种合算的聚氨酯原料，缺点是它缺乏与异氰酸酯反应所必需的活泼氢，故需 要对植物油进行改性。

聚氨酯硬泡沫在生产过程中，因其本身特性、生产工艺以及生产工人操作技能等 各方面的原因，普遍存在泡沫收缩的问题，容易导致泡沫与外壳部分脱落或全部脱落，最终 导致外壳变形，真空管口泡沫开裂，更有甚者，内胆和外壳之间的聚氨酯硬泡沫横向或纵向 开裂，大大地降低了水箱的保温效果。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种聚氨酯硬泡沫保温材料。 该聚氨酯硬泡沫保温材料拥有更优良的抗压强度、拉伸强度等力学性能，同时克服了发泡 成型后收缩性大的缺点，避免水箱变形、起鼓起楞甚至开裂的现象，并保证了热水器水箱的 保温性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种聚氨酯硬泡沫保温材料，所述保温材料由以下重量分数的原料混合发泡而得：二 聚酸二异氰酸酯70~100份，聚醚多元醇Ⅰ40~80份，聚醚多元醇Ⅱ10~30份，膨胀蛭石3~6份， 纳米二氧化硅5~8份，一氟二氯己烷10~20份，催化剂1~5份，泡沫稳定剂1~5份；所述聚醚多 元醇Ⅰ为木质素聚醚多元醇，所述聚醚多元醇Ⅱ为由改性大豆油为起始剂、环氧丙烷为聚合 单体聚合而成的聚醚多元醇。

进一步地，所述膨胀蛭石的粒径为40~70目。

进一步地，所述纳米二氧化硅为二氧化硅纳米线或空心介孔二氧化硅纳米球。

进一步地，所述催化剂为二乙醇单异丙醇胺或羟乙基乙二胺。

进一步地，所述泡沫稳定剂为有机硅类泡沫稳定剂。

进一步地，所述聚醚多元醇Ⅰ的官能度为4.5~5.0，其羟值为370~410mgKOH/g，其按 照以下重量份数的原料和方法制成：

（1）称取木质素50~100份，水30~50份，木质素过氧化物酶1~5份，过氧化氢酶1~3份，呋 喃乙醛1~10份及糠醇3~10份于反应器中，反应温度为80℃，搅拌反应5小时，得到酶解改性 木质素；

（2）将酶解改性木质素100份、丙三醇250~350份、二甘醇100~300份及Pd-Fe催化剂0.01 ~0.05份混合于反应器中，控制反应温度为120℃，由反应器底部通氮气鼓泡反应，然后抽真 空，添加环氧丙烷2~10份，常压密闭反应2小时，得到所述聚醚多元醇Ⅰ。

进一步地，步骤（2）所述聚醚多元醇Ⅱ的官能度为5.0~6.0，其羟值为360~ 430mgKOH/g，其，其按照以下重量份数的原料和方法制成：

（1）称取乙二醇20~50份及氯化镁1~5份到100~300份大豆油中，控制反应温度为120℃， 反应3小时，得到改性大豆油；