[发明专利]一种环保型发泡剂生产的耐超低温无卤阻燃玻纤增强型硬质聚氨酯保温材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯复合材料技术领域，尤其涉及一种高阻燃型玻纤增强硬质聚氨酯超低温保温材料及其制备方法。

背景技术

液化天然气是公认的最清洁能源，随着我国对环境保护的日益重视，对液化天然气的需求正日益剧增。液化天然气的存贮和运输需要用到在超低温环境下保持高绝热性、高强度及高稳定性的保温材料。普通的聚氨酯材料具有绝佳的保温性能，然而它在超低温下会发生严重收缩无法保持其在常温下的力学强度。此外，由于聚氨酯是易燃材料，施工过程中的焊接操作很容易引起安全事故，因而需要通过一定的改性来提高材料的阻燃性能。通常可以采用与廉价的玻纤进行复合来增强聚氨酯材料在低温下的力学性能和尺寸稳定性，并通过加入一定的阻燃剂来提高聚氨酯的阻燃等级。专利CN101235128A公开一种使用连续纤维增强的密度在400-800kg/m³的聚氨酯泡沫材料，但材料适用于“承载结构材料”，并不能用于超低温环境下的保温。专利CN101191010A公开了连续纤维增强的聚氨酯泡沫材料，但材料同样无法用作超低温保温材料。专利CN1834130A公开了一种密度在115-135kg/m³压缩强度在1.4-1.7MPa的保温材料，但专利对材料的保温性能并没有给出详细的导热系数，且专利中所用阻燃剂为小分子添加型阻燃剂，存在随时间迁移出本体材料的可能，无法保证材料在长时间内保持高阻燃等级；专利CN101781395A公开一种密度在40-80kg/m³的短玻纤增强的聚氨酯保温材料，然而专利并没有提到材料在超低温情况下的力学性能，且专利中所用阻燃剂也是小分子化合物，同样存在阻燃剂迁移导致材料阻燃等级下降的可能。专利CN 103382263本发明公开了一种环保型发泡剂生产聚氨酯硬质泡沫的方法，该方法可以克服预混料的储存不稳定问题，又不会对催化剂的使用产生限制，但该专利所涉及产品为常温下使用的密度在50 kg/m³以下的聚氨酯硬泡材料。

综上所述，暂时还没有一种使用环保型发泡剂生产的在超低温条件下(-170度)保持高强度和永久阻燃性的聚氨酯保温材料的被报道。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种聚氨酯保温材料及其制备方法，这种材料具有在超低温环境下(-170度)保持高强度及永久阻燃性的特点，适用于超低温环境的保温领域。

本发明主要通过以下技术方案实现：

本发明提供了环保型发泡剂生产的耐超低温无卤阻燃玻纤增强型硬质聚氨酯保温材料，其组分含量为：

(a)普通聚醚多元醇50-80份；

(b)阻燃聚醚多元醇50-20份；

(c)多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PMDI)100-130份；

(d)表面活性剂1-3份；

(e)催化剂0.1-0.5份；

(f)发泡剂5-10份；以及

(g)连续玻纤毡5-15份。

优选地，所述的组分(a)普通聚醚多元醇的羟值为300-600mgKOH/g，粘度为1000-3000mPa·S(25℃)，官能度为2-6。

优选地，所述的组分(b)阻燃聚醚多元醇的羟值为150-450mgKOH/g，粘度在5000-10000mPa·S(25℃)，官能度为1-4，阻燃聚醚包含阻燃元素为溴、氯、磷中的一种或几种，阻燃元素的含量在10wt％-50wt％。

优选地，所述的组分(c)多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PMDI)的异氰酸根含量为30-33wt％，粘度为300-800mPa·S(25℃)，官能度为2.5-3。

优选地，所述的表面活性剂组分(d)为聚醚改性的有机硅化合物，其中所用阻燃剂为磷酸三(2-氯丙基)酯或磷酸三乙酯中的一种或两种的混合物，所用组分(e)催化剂为二甲基环胺，所用组分(f)发泡剂为五氟丙烷或/和五氟丁烷。

优选地，所述的组分(g)连续玻纤毡的表面含有0.5-1.5％的偶联剂，玻璃纤维的表观密度在400-450g/m²。

本发明还提供一种制备上述高阻燃型玻纤增强硬质聚氨酯超低温保温材料的方法，包括如下步骤：将6-8层的经干燥处理的连续玻纤毡均匀铺于模具之中，而后将其余的各组分原料在高速搅拌例如转速4000-6000转/min条件下，搅拌20-30秒，使得各组分混合均匀后倒入模具之中，进行自由发泡，发泡完毕后将泡沫在室温下熟化24-48小时后进行脱模，得到本发明的高阻燃型玻纤增强硬质聚氨酯超低温保温材料，然后对该材料进行测试。