[发明专利]硬质聚氨酯绝热保温发泡材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种聚氨酯材料技术领域的发泡材料及其制备方法，特别是一种硬质聚氨酯绝热保温发泡材料及其制备方法。

背景技术

硬质聚氨酯泡沫材料凭借其较低的导热系数，已经成为现今不可替代的保温绝热材料，广泛应用于建筑、航天航空、交通运输等领域。随着氟氯烃(CFCs)发泡剂的禁止使用，氢氟氯烃(HCFCs)发泡剂的限制使用，零ODP(Ozone Depression Potential臭氧消耗潜能)的发泡剂已成为研究热点，如水、超临界CO₂、戊烷类、氢氟烃(HFCs)等。但其中戊烷发泡剂的缺点是易燃，与空气的混合物在一定条件下可产生爆炸，故必须增添一些安全设施，设备成本比较高。另外，戊烷气相导热系数较HCFC-141b高，对聚氨酯泡沫具有一定的溶胀作用，为了达到所需的强度和绝缘性，泡沫的密度通常比CFC-11体系高10％左右，且在聚醚中溶解性差。水和超临界CO₂生产的聚氨酯泡沫，在低密度时，泡沫脆，强度、尺寸稳定性、绝热性能较差，且消耗较多的异氰酸酯。并且CO₂气体分子小，易从泡孔中缓慢逸出，导致绝热性能下降。HFCs类发泡剂气相导热系数比HCFC-141b稍高，比戊烷低，与戊烷相比又具有更好的安全性，低毒性，零ODP值，已越来越多的被人们重视。其中，HFC-365mfc具有最低的气相导热系数，25℃时只有10.6mW/mK，其拥有较高的沸点40.2℃，常温下为液态。HFC-365mfc气化温度较高，常常同水联合发泡，水与-NCO反应放出CO₂的同时，会产生大量的热，有利于HFC-365mfc气化。

已公开的专利和文献中，使用HFCs发泡剂的硬质聚氨酯泡沫保温材料，在保证有较低导热系数的同时，通常都具有较差的压缩强度，如授权公开号为CN 100509899C和CN 100509003C的中国专利，使用HFC-365mfc和HFC-227ea二元共混物作为发泡剂，未使用增强填料，制备的泡沫材料，当其密度是40Kg/m³时，其导热系数为0.025W/m·K，压缩强度只有0.28MPa。密度达到50Kg/m³时，其导热系数为0.027W/m·K，压缩强度也只有0.35MPa。密度达到60Kg/m³时，其导热系数为0.025W/m·K，压缩强度也只有0.42MPa。授权公开号为CN 1237088C的中国专利，HFC-365mfc和HFC-245fa作为主发泡剂，水作为辅发泡剂，没有使用增强填料，制备的泡沫材料，当其密度是43Kg/m³时，其导热系数为0.0211W/m·K，压缩强度只有0.29MPa。密度达到47Kg/m³时，其导热系数为0.0217W/m·K，压缩强度也只有0.29MPa。当压缩强度达到0.83MPa时，其密度需要增大到95Kg/m³。申请公开号为CN 100999566A的中国专利使用HFC-245fa或HFC-365mfc和HFC-227ea作为主发泡剂，水作为辅发泡剂，未使用增强填料，密度为41.5Kg/m³，0.0186W/m·K，压缩强度只有0.18MPa。

已公开的专利和文献中，有关于添加增强填料的报道，但是加入填料的泡沫材料都具有大的密度，非常差的导热系数，有些材料甚至没有办法作为保温材料。申请公开号为CN 1404503A的中国专利使用大量的空心微球体增强聚氨酯泡沫，这种材料的密度为160-480Kg/m³，这种泡沫已无法作为保温材料，而适用于“汽车制造业”中“作为补强泡沫塑料”。申请公开号为CN101235128A的中国专利使用连续纤维增强聚氨酯泡沫，这种材料的密度为400-800Kg/m³，压缩强度为17-62MPa，这种泡沫适于作为“承载结构材料”，而非保温绝热材料。申请公开号为CN 101191010A的中国专利使用连续纤维增强聚氨酯泡沫，这种材料的密度为690-768Kg/m³，压缩强度为48.8-65.1MPa，这种泡沫适于作为“舰船舱室门、隔板、铁路枕木、卡车车厢及土木建筑材料等技术领域”，而非保温绝热材料。申请公开号为CN 1834130A的中国专利使用连续纤维增强聚氨酯泡沫，这种材料的密度为115-135Kg/m³，压缩强度为1.4-1.7MPa，但专利中没有给出材料的导热系数。