CN103319678B - 太阳能热水器水箱聚氨酯硬泡沫保温材料 - Google Patents
太阳能热水器水箱聚氨酯硬泡沫保温材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103319678B CN103319678B CN201310294727.0A CN201310294727A CN103319678B CN 103319678 B CN103319678 B CN 103319678B CN 201310294727 A CN201310294727 A CN 201310294727A CN 103319678 B CN103319678 B CN 103319678B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polyether
- parts
- water
- foam
- hard foam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 103
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 title claims abstract description 48
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims abstract description 75
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims abstract description 21
- -1 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 21
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 27
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 21
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 14
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- SVYKKECYCPFKGB-UHFFFAOYSA-N N,N-dimethylcyclohexylamine Chemical compound CN(C)C1CCCCC1 SVYKKECYCPFKGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L [dibutyl(dodecanoyloxy)stannyl] dodecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)O[Sn](CCCC)(CCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCC UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 7
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N diethylamine Chemical compound CCNCC HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 3
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 26
- 230000008569 process Effects 0.000 description 21
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- 206010000269 abscess Diseases 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 9
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 8
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 5
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- CYRMSUTZVYGINF-UHFFFAOYSA-N trichlorofluoromethane Chemical compound FC(Cl)(Cl)Cl CYRMSUTZVYGINF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- UPLPHRJJTCUQAY-WIRWPRASSA-N 2,3-thioepoxy madol Chemical compound C([C@@H]1CC2)[C@@H]3S[C@@H]3C[C@]1(C)[C@@H]1[C@@H]2[C@@H]2CC[C@](C)(O)[C@@]2(C)CC1 UPLPHRJJTCUQAY-WIRWPRASSA-N 0.000 description 1
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXLBXTIBYMXRNX-UHFFFAOYSA-N 2-o-(8-methylnonyl) 1-o-octyl benzene-1,2-dicarboxylate Chemical compound CCCCCCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCCCCCC(C)C UXLBXTIBYMXRNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000005623 Carcinogenesis Diseases 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 230000036952 cancer formation Effects 0.000 description 1
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- JYYOBHFYCIDXHH-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;hydrate Chemical compound O.OC(O)=O JYYOBHFYCIDXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000504 carcinogenesis Toxicity 0.000 description 1
- 239000011797 cavity material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000009967 tasteless effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 229940029284 trichlorofluoromethane Drugs 0.000 description 1
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
一种太阳能热水器水箱聚氨酯硬泡沫保温材料，它由组分异氰酸酯和聚醚组合物混合发泡而得，所述聚醚组合物含有水溶性聚醚、二甲醚、氨基聚醚改性聚硅氧烷、玻璃纤维、膨胀珍珠岩等主要原料，该聚氨酯硬泡沫保温材料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。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能热水器水箱保温材料，涉及特别采用聚氨酯类泡沫作为太阳能热水器水箱的保温材料。
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。
聚氨酯硬泡沫行业在不断发展过程中，发泡剂的选择是该行业一个研究的热点。早期主要采用的发泡剂是CFC-11（三氯一氟甲烷），但因其散发的CFC-11严重破坏大气臭氧层，已被世界各国禁止采用。目前，应用较多的发泡剂主要有：HCFC（氢氯氟烃）、HFC（氢氟烃）、HC（烷烃）、CO2或水。HCFC因其ODP（臭氧损耗值）小于CFC-11，被当作CFC类发泡剂的第一代替代产品，在过度时期内暂时使用，但其对大气臭氧层仍然具有破坏性，现已逐渐被各国明令禁止使用。HFC和HC类发泡剂的ODP值为0，可替代CFC类发泡剂，但其易燃，生产操作不方便。采用CO2发泡剂，或利用异氰酸酯和水反应生产的CO2（水发泡）作为发泡剂，具有无毒、安全、不存在回收利用问题及不需要投资改造发泡设备的优点，是目前一种比较理想的发泡剂，例如文献（中国发明专利；专利号：CN 200910199487.X；专利名称：一种全水型组合聚醚及使用方法，聚氨酯硬质泡沫组合物；申请人：上海东大聚氨酯有限公司）便公开了一种全水型组合聚醚和利用水发泡生产的聚氨酯硬泡沫。
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。其收缩机理主要是：
1、聚氨酯硬泡沫的形成需经历发泡过程和熟化过程两个阶段。从物料混合到泡沫体积膨胀停止这个过程称为发泡过程，发泡过程结束直至泡沫体系内部化学反应结束，泡沫体达到最终强度这个过程称为熟化过程。发泡过程中，体系放出大量的反应热，反应热使发泡剂汽化进入泡沫体形成泡孔并不断膨胀，这时每个泡孔都受到外压大气压力和内压发泡剂膨胀力的作用。当泡孔内压大于外压时，发泡体系的体积就不断膨胀；当内外压力相等时，泡沫体不再膨胀。泡沫体积膨胀停止标志着熟化过程的开始。在熟化过程中，泡沫体不再放出反应热，温度慢慢降低(最终会降至环境温度)，这时泡孔内压力亦降低，产生内外压差。压差对泡沫体的形成产生一定的影响：若泡孔壁的强度足以支撑压差，则泡沫体不会发生明显的变形；若泡孔壁强度较弱，则泡沫体在压差作用下发生收缩。这种收缩现象通常用“成型收缩率”来表示，一般在1％ 以下，严重时可达5％，甚至更大。
2、目前，太阳热水器用聚氨酯硬泡沫发泡工艺都是采用一次或多次浇注自由发泡而成，以多次浇注为主。聚氨酯硬泡沫在生产过程中，生产原料必须在凝胶化时间（在制备高分子材料时，其反应体系粘度随高分子的链增长而增加，当分子链开始形成网络结构时，粘度会突然骤增，这个粘度开始骤增的点称为凝胶点，凝胶点对应的时间称为凝胶化时间）到来之前完全填满发泡空间（模具或水箱空腔内），凝胶化时间之后，虽然泡沫体积仍在继续膨胀，但所形成的泡沫，其手感软，泡孔将明显拉长，严重者可呈纤维状，其物理机械性能很差，本领域称之为“不良泡沫”。多次浇注的发泡方式因工艺步骤多，需要较长的时间才能完全填满，使得这种“不良泡沫”所占比例增大。再者相邻两次浇注形成的交界处泡沫，因收缩率的不同，受冷时，易造成泡沫开裂。
3、由于生产操作工人技术水平低、生产设施差、生产工艺不规范等其他原因，造成原料配比不科学或混合不匀等不规范操作，严重影响聚氨酯硬泡沫的使用性能。
因此，许多聚氨酯硬泡沫生产厂家采用增加聚氨酯硬泡沫保温层厚度或提高填充泡沫密度等方式来解决，但是加厚聚氨酯硬泡沫层增加了水箱外体积和材料用量，成本较高，而提高填充泡沫密度会增加产品重量和导热系数，弊大于利，并不是理想的解决方式。
本发明人为了克服现有聚氨酯硬泡沫存在泡沫收缩、容易导致泡沫与外壳部分脱落或全部脱落、真空管口泡沫开裂水箱的保温效果不好的问题，发明了“太阳能热水器水箱发泡组合物”的专利，申请号20lll0418919.9，申请公布号CN l02516494A，申请人：广西吉宽太阳能设备有限公司：地址53000l广西壮族自治区南宁市安吉大道47—5号水康五金机电城2楼A252 室，发明人马昭键、谢刚、杨明慧，该发泡组合物可以减少聚氨酪物料从气雾罐中喷出成型后收缩性较大、影响热水器水箱保温效果、避免水箱变形以及起鼓起楞甚至开裂的现象。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明在专利申请20lll0418919.9的基础上，提供了一种改进的太阳能热水器用聚氨酯硬泡沫保温材料，该材料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：
太阳能热水器水箱聚氨酯硬泡沫保温材料，由聚醚组合物和异氰酸酯按重量比为1:1～1:1.4混合发泡而得到，其特征在于：所述的聚醚组合物包括以下重量份数的组分：
水溶性聚醚 70～90份；
二甲醚 3～6份；
氨基聚醚改性聚硅氧烷 3～5份；
玻璃纤维 3～6份；
膨胀珍珠岩 5～8份；
所述的水溶性聚醚为以下重量份数的主要原料混合制成：
甘油聚醚树脂5～7份、乙二醇醚树脂3～5份、泡沫稳定剂水溶性硅油0.2～0.3份、催化剂N，N—二甲基环已胺0.2～0.4份、固化剂二月桂酸二丁基锡0.1～0.3份、去离子水水0.2～0.4份。
所述玻璃纤维为玻璃纤维原丝通过短切原丝和磨碎纤维步骤后得到直径在3～7微米之间、长度在2～4毫米之间的超细玻璃纤维。
以上所述的水溶性聚醚与目前国内生产的组合聚醚产品不同，本发明的水溶性聚醚导热系数均低于其他保温材料，因而保温性能好。
二甲醚（DME）在常温常压下是一种无色气体或压缩液体，具有惰性、无腐蚀性、无致癌性，还具有优良的混溶性，易溶于水，能同大多数极性和非极性有机溶剂混溶；沸点低，易燃，但与水混合后可获得高沸点及不燃性物质的特性；化学性质稳定，可长期储存而不分解或转化，在大气层中的寿命很短，约10天左右，即可被降解为二氧化碳和水，ODP值为0，因而不会造成环境污染和破坏臭氧层。由于现有技术中用水作为发泡剂时，聚氨酯硬泡沫存在泡沫强度低的缺陷，部分企业通过提高原料异氰酸酯的用量或提高泡沫密度来解决上述问题，这就会导致生产成本升高，阻碍全水发泡技术的推广。二甲醚可与水互溶的特性使其很容易用于全水发泡技术中，有助于改善全水发泡聚氨酯硬泡沫强度低、稳定性差、绝热性差的缺陷，并可以减少异氰酸酯用量；此外，由于二甲醚的低粘度与低表面张力特性，用于全水发泡体系中可显著降低体系黏度，并提高体系中各组分混匀性，使成型的发泡保温材料孔泡分布均匀，保温性能稳定；同时二甲醚与聚醚多元醇的互溶性有利于提高聚氨酯硬泡沫的发泡效率和尺寸稳定性；再加上二甲醚价格低、来源广的优点，其可以作为发泡助剂用于各种聚氨酯硬泡沫的生产，并可有效的提高聚氨酯硬泡沫的使用性能。
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，其具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高的优点。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，通常用作复合材料中的增强材料，其直径越小，强度越高。本发明采用的玻璃纤维为玻璃纤维原丝通过短切原丝和磨碎纤维步骤后得到直径在3～7微米之间、长度在2～4毫米之间的超细玻璃纤维。发泡原料混合后，玻璃纤维会分布在泡孔壁、泡沫材料的骨架中，起到增强孔壁和泡沫刚度的作用，且不会影响泡孔结构。
膨胀珍珠岩是一种具有高性能的无机轻质绝热材料，密度小（70～250kg/m3），使用温度范围为–200～800℃，温度在0～100℃范围内的导热系数为0.024～0.058w/（m·k），具有导热率低、无毒、无味、不腐、阻燃、吸音的优点，可用作高效保温、保冷填充材料。其制作原理为珍珠岩矿石经破碎形成一定粒度的矿砂，再经预热、瞬时高温焙烧膨胀后制成的一种内部为蜂窝状结构的白色颗粒状的材料，根据其膨胀工艺技术及用途不同分为开放孔、闭孔、中空孔三种形态。本发明采用的是粒径（颗粒直径）在100纳米以下的中空孔膨胀珍珠岩，并在试验中测得，膨胀珍珠岩可适当的增加聚氨酯硬泡沫的开孔率，并能延缓发泡凝胶和固化速度，防止泡沫因短时间内积聚力量大而容易挤压内胆和外壁，减少“不良泡沫”的产生，同时减少泡沫成型后的收缩率。本发明的膨胀珍珠岩具有中空孔的结构，其颗粒直径在10～100纳米之间。
氨基聚醚改性聚硅氧烷是一种胺基能够与水结合的聚合物，溶于水的性能好，干后形成结合力较好的膜，混合发泡后使得聚氨酯硬泡沫稳定，不容易破灭，增加保温性能。
氨基聚醚改性聚硅氧烷的制备过程如下：
（1）首先制备环氧聚醚改性聚硅氧烷
在环氧聚醚中的甲苯溶剂，体积比为10:3-5；滴入5-8%的催化剂氯铂酸异丙醇溶液，搅拌，氮气保护，控制反应温度为 80℃，100份反应物滴加5-10份的含氢硅油，搅拌反应8 h，反应结束后对溶液进行减压蒸馏得到环氧聚醚改性聚硅氧烷；
（2）制备氨基聚醚改性聚硅氧烷
在装有环氧聚醚改性聚硅氧烷的烧瓶中加入一定量的丙酮、异丙醇作为稳定剂，再加入定量的二乙胺(反应原料物质的重量比为 1．2：1．0)．在氮气保护下水浴加热，控制反应温度在 80℃，搅拌反应7 h．反应结束后将所得溶液进行减压蒸馏除去低沸物，得到淡黄色油状物产物氨基聚醚改性聚硅氧烷。
以上所述的聚氨酯硬泡沫保温材料除了作为太阳能热水器水箱的保温材料以外，还可以作为冷柜、冷库的保温材料应用。
本发明能有效解决现有技术不足的作用机理是：
聚氨酯硬泡沫材料的性能以导热系数、密度、闭孔和开孔率、泡孔特征等主要材料参数进行描述。聚氨酯泡沫材料的导热系数均低于其他保温材料，因此从隔热性能上看，聚氨酯泡沫材料是最理想的保温材料。密度是聚氨酯泡沫材料的一项重要参数，聚氨酯泡沫材料的导热系数会随其密度的增加而升高，而太阳能热水器是非承重设备，且聚氨酯泡沫主要起保温作用，因此密度控制在最佳值即可，一般为35kg/m3左右。聚氨酯硬质泡沫的孔泡有闭孔和开孔之分，闭孔率越高，其保温性能越好，而开孔率越高，其泡沫成型后收缩率越低。泡孔特征包括泡孔直径、泡孔长度、泡孔形状及泡孔分布等特征，这些特征都影响着聚氨酯泡沫材料的保温性能。
因自然万物都具有热胀冷缩的特性，太阳能热水器的泡沫收缩是普遍存在的问题，即成型收缩率不会为零，本领域称之为“正常收缩”，但可通过调整发泡原料的生产配方再辅以科学的发泡工艺将成型收缩率控制在1％ 以内，甚至可忽略不计。而因工艺、原料配方、操作等因素造成的“不良泡沫”或长纤维状泡孔则会严重影响泡沫的性能，使泡沫收缩率提高并降低保温性能。如背景技术所述的增加聚氨酯硬泡沫保温层厚度或提高填充泡沫密度并不是理想的解决方式。同时也有部分厂家通过在发泡原料中添加开孔剂，从而降低泡沫成型收缩率，但所形成的泡沫保温性能却大大降低。
本发明在发泡组分全水型组合聚醚的基础上加入原料二甲醚、氨基聚醚改性聚硅氧烷、玻璃纤维、中空孔膨胀珍珠岩，刚开始混合的时候能够形成表面活性较好的粘稠物，与异氰酸酯进行喷射后，可以使泡沫形成球状或椭圆球状且分布均匀细密的泡孔，发泡材料保温性能稳定，并增加泡孔壁的强度，减少泡沫成型时因内外压差出现的材料压缩现象，同时适当增加泡沫的开孔率，减少泡沫成型后的收缩率。
与现有技术相比，本发明聚氨酯硬泡沫保温材料除了具备普通聚氨酯泡沫材料高保温性能外，还减少了因其本身特性、生产工艺以及生产工人操作技能等各方面原因造成的泡沫收缩问题，避免水箱变形、起鼓起楞甚至开裂的现象。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。
先制备氨基聚醚改性聚硅氧烷，过程如下：
（1）首先制备环氧聚醚改性聚硅氧烷
在100升的环氧聚醚中加50升的甲苯溶剂，滴入2升催化剂氯铂酸异丙醇溶液，搅拌，氮气保护，控制反应温度为 80℃．滴加15-20升的含氢硅油，搅拌反应8 h，反应结束后对溶液进行减压蒸馏得到环氧聚醚改性聚硅氧烷；
（2）制备氨基聚醚改性聚硅氧烷
在装有环氧聚醚改性聚硅氧烷的烧瓶中加入重量含量5%的丙酮或异丙醇作为稳定剂，再加入定量的二乙胺(反应原料物质的量比为 1．2：1．0)．在氮气保护下水浴加热，控制反应温度在 80℃，搅拌反应7 h．反应结束后将所得溶液进行减压蒸馏除去低沸物，得到淡黄色油状物产物氨基聚醚改性聚硅氧烷。该氨基聚醚改性聚硅氧烷用于以下各个实施例的聚氨酯硬泡沫保温材料。
实施例1
按质量份数称取5份甘油聚醚树脂、5份乙二醇醚树脂、0.2份泡沫稳定剂水溶性硅油、0.2份催化剂N，N—二甲基环己胺、0.3份固化剂二月桂酸二丁基锡、0.2份水，混合后形成原料全水型组合聚醚，然后按照80公斤水溶性聚醚加入3公斤二甲醚、2公斤氨基聚醚改性聚硅氧烷、4公斤玻璃纤维和7公斤中心孔膨胀珍珠岩，混合均匀形成聚醚组合物，然后同组分异氰酸酯按质量比1:1.4混合喷射到太阳能热水器水箱空腔内进行发泡，经过固化后即可得到本发明所述的聚氨酯硬泡沫保温材料层。
实施例2
按质量份数称取6份甘油聚醚树脂、4份乙二醇醚树脂、0.3份泡沫稳定剂水溶性硅油、0.3份催化剂N，N—二甲基环己胺、0.2份固化剂二月桂酸二丁基锡、0.3份水，混合后形成原料全水型组合聚醚，然后按照80公斤水溶性加入4公斤二甲醚、2公斤氨基聚醚改性聚硅氧烷、3公斤玻璃纤维和中心孔膨胀珍珠岩8公斤，混合均匀形成聚醚组合物，然后同组分异氰酸酯按质量比1:1.3混合喷射到太阳能热水器水箱空腔内进行发泡，经过高温固化后即可得到本发明所述的聚氨酯硬泡沫保温材料层。
实施例3
按质量份数称取7份甘油聚醚树脂、3份乙二醇醚树脂、0.2份泡沫稳定剂水溶性硅油、0.4份催化剂N，N—二甲基环己胺、0.1份固化剂二月桂酸二丁基锡、0.3份水，混合后形成原料全水型组合聚醚，然后按照80公斤水溶性聚醚加入5公斤二甲醚、3公斤氨基聚醚改性聚硅氧烷、6公斤玻璃纤维和5公斤中心孔膨胀珍珠岩，混合均匀形成聚醚组合物，然后同组分异氰酸酯按质量比1:1.2混合喷射到太阳能热水器水箱空腔内进行发泡，经过高温固化后即可得到本发明所述的聚氨酯硬泡沫保温材料层。
实施例4
按质量份数称取7份甘油聚醚树脂、3份乙二醇醚树脂、0.2份泡沫稳定剂水溶性硅油、0.3份催化剂N，N—二甲基环己胺、0.1份固化剂二月桂酸二丁基锡、0.4份水，混合后形成原料全水型组合聚醚，然后按照80公斤水溶性聚醚加入6公斤二甲醚、4公斤氨基聚醚改性聚硅氧烷、5公斤玻璃纤维和6公斤中心孔膨胀珍珠岩，混合均匀形成聚醚组合物，然后同组分异氰酸酯按质量比1:1.1混合喷射到太阳能热水器水箱空腔内进行发泡，经过高温固化后即可得到本发明所述的聚氨酯硬泡沫保温材料层。
实施例5
按质量份数称取7份甘油聚醚树脂、3份乙二醇醚树脂、0.3份泡沫稳定剂水溶性硅油、0.2份催化剂N，N—二甲基环己胺、0.1份固化剂二月桂酸二丁基锡、0.3份水，混合后形成原料全水型组合聚醚，然后按照80公斤水溶性聚醚加入6公斤二甲醚、5公斤氨基聚醚改性聚硅氧烷、5公斤玻璃纤维和6公斤中心孔膨胀珍珠岩，混合均匀形成聚醚组合物，然后同组分异氰酸酯按质量比1:1混合浇注到太阳能热水器水箱空腔内进行发泡，经过高温固化后即可得到本发明所述的聚氨酯硬泡沫保温材料层。
应用试验
为更充分阐述本发明的有益效果，本申请人制造了2台太阳能热水器，并进行一个测试试验，其中一台太阳能热水器水箱采用市场上购买的浙江省某公司生产的聚氨酯发泡原料作为保温材料（对照组），另一台采用本发明的聚氨酯硬泡沫保温材料（实验组）。在多云天气（气温18-25℃）条件下，对照组的最高水温达70℃，实验组的最高水温达80℃，这说明本发明的聚氨酯硬泡沫保温材料保温效果更加好。
分别取出对照组和实验组的模塑泡沫并检测其性能参数，性能指标如下表：
| 检测项目 | 对照组 | 实验组 |
| 密度（kg/m3） | 35 | 35 |
| 闭孔率（%） | ≥95 | ≥92 |
| 吸水率（%） | 1.5 | 1.0 |
| 导热系数（W/m·k） | ≤0.025 | ≤0.022 |
| 压缩强度（kPa） | ≥150 | ≥200 |
| 尺寸稳定性（100℃,24h） | ≤0.6 | ≤0.4 |
| 尺寸稳定性（-25℃,24h） | ≤0.4 | ≤0.2 |
| 成型收缩率（%） | ≤1.1 | ≤0.3 |
由表可见，本发明聚氨酯硬泡沫保温材料的压缩强度、成型收缩率、尺寸稳定性能等指标都比现有的保温材料有明显地提高，经冷冻或高温条件下无收缩、变形、膨胀、开裂等现象，是一种性能优异的保温材料。
Claims (3)
1.一种太阳能热水器水箱聚氨酯硬泡沫保温材料，由聚醚组合物和异氰酸酯按重量比为1:1～1:1.4混合发泡而得到，其特征在于：所述的聚醚组合物由以下重量份数的原料组成：
水溶性聚醚 70～90份；
二甲醚 3～6份；
氨基聚醚改性聚硅氧烷 3～5份；
玻璃纤维 3～6份；
膨胀珍珠岩 5～8份；
所述的水溶性聚醚为以下重量份数的主要原料混合制成：
甘油聚醚树脂 5～7份、乙二醇醚树脂3～5份、泡沫稳定剂水溶性硅油0.2～0.3份、催化剂N，N—二甲基环已胺0.2～0.4份、固化剂二月桂酸二丁基锡0.1～0.3份、去离子水0.2～0.4份；
所述玻璃纤维为玻璃纤维原丝通过短切原丝和磨碎纤维步骤后得到直径在3～7微米之间、长度在2～4毫米之间的超细玻璃纤维；
所述膨胀珍珠岩具有中空孔的结构，其颗粒直径在l0～l00纳米之间。
2.根据权利要求l所述的太阳能热水器水箱聚氨酯硬泡沫保温材料，其特征在于：所述氨基聚醚改性聚硅氧烷的制备过程如下：
(1)首先制备环氧聚醚改性聚硅氧烷
在环氧聚醚中的甲苯溶剂，环氧聚醚：甲苯体积比为10:3～5；滴入5～8％的催化剂氯铂酸异丙醇溶液，搅拌，氮气保护，控制反应温度为80℃，100体积份反应物滴加5～l0体积份的含氢硅油，搅拌反应8h，反应结束后对溶液进行减压蒸馏得到环氧聚醚改性聚硅氧烷；
(2)制备氨基聚醚改性聚硅氧烷
在装有环氧聚醚改性聚硅氧烷的烧瓶中加入一定量的丙酮、异丙醇作为稳定剂，再加入定量的二乙胺，反应原料物质的重量比为1.2:1.0 ，在氮气保护下水浴加热，控制反应温度在80℃，搅拌反应7h，反应结束后将所得溶液进行减压蒸馏除去低沸物，得到淡黄色油状物产物氨基聚醚改性聚硅氧烷。
3.权利要求l所述的聚氨酯硬泡沫保温材料作为冷柜、冷库的保温材料的用途。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310294727.0A CN103319678B (zh) | 2013-07-15 | 2013-07-15 | 太阳能热水器水箱聚氨酯硬泡沫保温材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310294727.0A CN103319678B (zh) | 2013-07-15 | 2013-07-15 | 太阳能热水器水箱聚氨酯硬泡沫保温材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103319678A CN103319678A (zh) | 2013-09-25 |
| CN103319678B true CN103319678B (zh) | 2015-09-09 |
Family
ID=49188758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310294727.0A Expired - Fee Related CN103319678B (zh) | 2013-07-15 | 2013-07-15 | 太阳能热水器水箱聚氨酯硬泡沫保温材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103319678B (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106221180A (zh) * | 2016-07-25 | 2016-12-14 | 广西南宁智翠科技咨询有限公司 | 一种新型太阳能热水器水箱用环保保温材料 |
| CN106221188A (zh) * | 2016-09-14 | 2016-12-14 | 广西南宁荣威德新能源科技有限公司 | 一种新型太阳能高性能保温材料 |
| CN106280400A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-01-04 | 广西南宁荣威德新能源科技有限公司 | 一种新型环保太阳能保温材料 |
| CN106280399A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-01-04 | 广西南宁荣威德新能源科技有限公司 | 一种新型太阳能保温材料 |
| CN106907871A (zh) * | 2017-01-17 | 2017-06-30 | 广西吉宽太阳能设备有限公司 | 一种太阳能水箱壳体 |
| US11203678B2 (en) * | 2017-04-28 | 2021-12-21 | Derrick Corporation | Thermoplastic compositions, methods, apparatus, and uses |
| CN107641189A (zh) * | 2017-09-26 | 2018-01-30 | 广西吉宽太阳能设备有限公司 | 一种太阳能水箱用聚氨酯保温材料 |
| CN107501909A (zh) * | 2017-09-26 | 2017-12-22 | 广西吉宽太阳能设备有限公司 | 一种太阳能水箱聚氨酯无机防火保温材料 |
| CN107523042A (zh) * | 2017-09-26 | 2017-12-29 | 广西吉宽太阳能设备有限公司 | 一种制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料 |
| CN107828045A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-03-23 | 南宁可煜能源科技有限公司 | 一种太阳能水箱的保温材料及其制备方法 |
| CN111393710B (zh) * | 2020-04-13 | 2021-10-15 | 山东振曦新材料科技有限公司 | 一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂及制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1204346A (zh) * | 1995-12-11 | 1999-01-06 | 巴斯福股份公司 | 制备任选含有增强材料、由多异氰酸酯聚合加成产物和内脱模剂的自脱模的致密或多孔模塑 |
| CN102516494A (zh) * | 2011-12-15 | 2012-06-27 | 广西吉宽太阳能设备有限公司 | 太阳能热水器水箱发泡组合物 |
| CN102633974A (zh) * | 2012-04-17 | 2012-08-15 | 中南民族大学 | 一种高阻燃性保温板及其制备方法 |
-
2013
- 2013-07-15 CN CN201310294727.0A patent/CN103319678B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1204346A (zh) * | 1995-12-11 | 1999-01-06 | 巴斯福股份公司 | 制备任选含有增强材料、由多异氰酸酯聚合加成产物和内脱模剂的自脱模的致密或多孔模塑 |
| CN102516494A (zh) * | 2011-12-15 | 2012-06-27 | 广西吉宽太阳能设备有限公司 | 太阳能热水器水箱发泡组合物 |
| CN102633974A (zh) * | 2012-04-17 | 2012-08-15 | 中南民族大学 | 一种高阻燃性保温板及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103319678A (zh) | 2013-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103319678B (zh) | 太阳能热水器水箱聚氨酯硬泡沫保温材料 | |
| CN103319677B (zh) | 太阳能热水器水箱聚醚多元醇泡沫保温材料 | |
| CN103333309B (zh) | 太阳能热水器水箱聚醚多元醇泡沫无机防火保温材料 | |
| CN103342792B (zh) | 太阳能水箱聚氨酯硬泡沫有机防火保温材料 | |
| CN103333308B (zh) | 太阳能热水器水箱珍珠岩发泡保温材料 | |
| CN102516494B (zh) | 太阳能热水器水箱发泡组合物 | |
| CN103435769B (zh) | 太阳能热水器水箱无机防火发泡保温材料 | |
| CN102079803B (zh) | 一种全水型组合聚醚及使用方法，聚氨酯硬质泡沫组合物 | |
| CN103396523B (zh) | 太阳能热水器水箱聚醚多元醇泡沫有机防火保温材料 | |
| WO2017152587A1 (zh) | 一种制备复合SiO2气凝胶毡的方法 | |
| CN104891934A (zh) | 气凝胶隔热材料及其制备方法与冰箱 | |
| CN106750093A (zh) | 一种用于冰箱的聚氨酯发泡体系及基于其的冰箱 | |
| CN105859320A (zh) | 一种轻质三聚氰胺气凝胶毡及其制备方法 | |
| CN106279610A (zh) | 聚氨酯隔热保温材料 | |
| CN107163220A (zh) | 一种聚氨酯发泡体系及基于其的冰箱 | |
| CN104262670A (zh) | 发泡剂组合物、聚氨酯泡沫及其制造方法 | |
| CN103319679B (zh) | 太阳能水箱聚氨酯硬泡沫无机防火保温材料 | |
| CN103333310B (zh) | 太阳能热水器水箱有机防火发泡组合物 | |
| CN110396213B (zh) | 一种冰箱聚氨酯保温层及其制备方法 | |
| CN113264532A (zh) | 一种超疏水轻质透明高强SiO2气凝胶的制备方法 | |
| CN112812354A (zh) | 一种聚氨酯发泡剂 | |
| CN107915822A (zh) | 一种聚氨酯泡沫保温材料及其制备方法 | |
| CN113149708B (zh) | 一种以废弃纤维为原料的硅酸盐保温毡生产工艺 | |
| CN105968789A (zh) | 一种轻质有机-无机复合保温泡沫材料及制备方法 | |
| CN107522835A (zh) | 一种高粘度快反应聚氨酯发泡体系及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Minghuang Inventor after: Meng Qingliang Inventor after: Ma Qing Inventor after: Ma Zhaojian Inventor after: Lai Guangye Inventor after: Lu Junxing Inventor after: Zhou Fan Inventor after: Xie Gang Inventor after: Lin Chenggang Inventor after: Yang Minghui Inventor after: Li Zhengliang Inventor before: Ma Zhaojian Inventor before: Ma Qing Inventor before: Lai Guangye Inventor before: Lu Junxing Inventor before: Zhou Fan Inventor before: Xie Gang Inventor before: Lin Chenggang Inventor before: Yang Minghui Inventor before: Li Zhengliang Inventor before: Meng Qingliang |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160225 Address after: 510440, 2 North Jixian Road, Yongping street, Baiyun District, Guangdong, Guangzhou Patentee after: Guangzhou City Ming Huang insulation energy saving materials Co., Ltd. Address before: 530001 the Guangxi Zhuang Autonomous Region, Nanning, Anji Avenue, No. 47 - water Kang Hardware Electrical City, room, building 2, room A252 Patentee before: Guangxi Jikuang Solar Energy Equipment Co., Ltd. |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Minghuang Inventor before: Li Minghuang Inventor before: Meng Qingliang Inventor before: Ma Qing Inventor before: Ma Zhaojian Inventor before: Lai Guangye Inventor before: Lu Junxing Inventor before: Zhou Fan Inventor before: Xie Gang Inventor before: Lin Chenggang Inventor before: Yang Minghui Inventor before: Li Zhengliang |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150909 Termination date: 20200715 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |