一种分层式聚氨酯岩棉保温防火一体夹芯板及其制备方法与流程

本发明涉及夹芯板，具体为一种分层式聚氨酯岩棉保温防火一体夹芯板及其制备方法。

背景技术：

1、对大型冷库以及保温要求较高厂房建设，需要兼顾保温及防火要求，但是单一产品无法满足，需要同时使用聚氨酯夹芯板以及岩棉夹芯板，这样无疑是增加了施工难度和成本，同时也难以满足消防的要求。

2、基于此，制备一种兼顾保温、防火性能于一体的夹芯板是极有必要的，本发明将在夹芯板内设置岩棉的同时，对夹芯板内部进行分层式发泡填充，使其能够兼顾防火、保温要求，并能够降低多方面的成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种分层式聚氨酯岩棉保温防火一体夹芯板及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种分层式聚氨酯岩棉保温防火一体夹芯板，包括防火疏水层、保温层；所述防火疏水层为岩棉芯材；所述保温层为聚氨酯泡沫；所述防火疏水层和保温层厚度之比为1:(1～3)。

4、进一步的，所述分层式聚氨酯岩棉保温防火一体夹芯板的制备方法，包括以下步骤：

5、步骤一：将岩棉板浸没到疏水溶胶中，在100～150mpa压力下保压5～10min后取出，并置于70～100℃温度下保温干燥2～24h，得到岩棉芯材；

6、步骤二：取一块金属板，在其一面的涂覆粘结剂后，将岩棉芯材覆盖在该面，并施加1～3mpa的压力压制30～60min，得到待发泡板；

7、步骤三：在待发泡板的岩棉芯材的一面上方固定另一块金属板，岩棉芯材与该块金属板之间保留发泡空间，再对两长度方向的侧边进行封边，得到夹芯板半成品；

8、步骤四：(1)将聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、改性聚醚多元醇c、改性二氧化硅、阻燃剂、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂按配方比例混合均匀，得到混合液a；(2)将混合液a与异氰酸酯按配方比例混合均匀，得到聚氨酯预发泡液；

9、步骤五：从夹芯板半成品的两宽度方向的侧边向发泡空间喷射聚氨酯预发泡液，于50～70℃温度下发泡熟化2～24h，得到聚氨酯泡沫；修整，得到分层式聚氨酯岩棉保温防火一体夹芯板。

10、进一步的，所述疏水溶胶的制备方法为：(1)将3-巯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基五氟苯、光引发剂加入到50v/v％乙醇溶液中，超声分散5～15min后，使用365nm紫外光照射反应15～60min，结束反应，经旋转蒸发得到改性硅烷偶联剂；(2)搅拌下，将硅酸四乙酯加入到50v/v％乙醇溶液中，加入完毕后，继续搅拌1～2h，再向反应体系中缓慢加入盐酸，调节ph值至1.0～2.2，继续搅拌反应6～12h，得到反应液b；(3)搅拌下，将反应液b升温至65～85℃，并将改性硅烷偶联剂加入到其中，搅拌反应4～8h后，结束反应，待反应体系自然冷却至室温后，得到疏水溶胶。

11、进一步的，所述3-巯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基五氟苯、光引发剂三者质量比为1:1:(0.01～0.02)。

12、进一步的，所述硅酸四乙酯、乙醇溶液两者体积比为2:1。

13、进一步的，所述改性硅烷偶联剂加入量为硅酸四乙酯加入体积的5～10％。

14、进一步的，所述发泡空间的容积为防火疏水层所占夹芯板容积的1～3倍。

15、进一步的，所述聚氨酯预发泡液包括以下组分，按重量份数计为：聚醚多元醇a 10～20份、聚醚多元醇b 5～15份、改性聚醚多元醇c 5～10份、异氰酸酯45～60份、改性二氧化硅10～22.5份、阻燃剂10～20份、催化剂0.5～2份、发泡剂10～30份、泡沫稳定剂1.5～3份；其中改性二氧化硅加入量为聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、改性聚醚多元醇c加入总量的一半。

16、进一步的，所述聚醚多元醇a的型号为hf-4110y，羟基值为445～465mgkoh/g，25℃下粘度为4000～5800mpa.s；聚醚多元醇b的型号为h4110s，羟基值400～420mgkoh/g，25℃下粘度为1900～3500mpa.s。

17、进一步的，所述改性聚醚多元醇c的制备方法为：将甲苯二异氰酸酯、烯丙基羟乙基醚加入到反应容器内，将其搅拌升温至60～80℃，反应30～60min，再升温至75～95℃，反应2～4h；降温至40～55℃，并向反应容器内加入聚氧乙基甘油醚后，搅拌升温至65～85℃，反应30～60min，再升温至75～95℃，反应2～4h；降温至40～55℃，向反应容器内加入偶氮二异丁腈、苯乙烯、丙烯酰胺，搅拌升温至70～85℃，反应3～6h，结束反应，待其自然冷却至室温，得到改性聚醚多元醇c。

18、进一步的，所述甲苯二异氰酸酯、烯丙基羟乙基醚、聚氧乙基甘油醚、苯乙烯、丙烯酰胺五者质量比为1:(0.5～1):(1～2):1:1。

19、进一步的，所述偶氮二异丁腈的加入量为苯乙烯和丙烯酰胺质量和的5％。

20、进一步的，所述改性二氧化硅的制备方法为：将纳米二氧化硅加入到无水乙醇中，经超声分散5～15min后，加入改性硅烷偶联剂，于40～70℃下搅拌6～12h，经离心、过滤、洗涤、干燥，得到改性二氧化硅；改性硅烷偶联剂的制备方法与上述疏水溶胶中的制备方法一致。

21、进一步的，所述改性硅烷偶联剂的加入量为纳米二氧化硅加入量的5～10％。

22、进一步的，所述纳米二氧化硅的粒径为10～20μm。

23、进一步的，所述异氰酸酯包括但不限于多苯基多亚甲基多异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或多种的组合。

24、进一步的，所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基异氰酸酯。

25、进一步的，所述阻燃剂由三氧化二锑、尿素、甲基磷酸二甲酯三者以质量比(3～5):3:1混合得到。

26、进一步的，所述催化剂为胺类催化剂。

27、进一步的，所述发泡剂包括但不限于环戊烷、一氟二氯乙烷中的任一种。

28、进一步的，所述泡沫稳定剂为硅油ak8805。

29、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

30、(1)岩棉是一种保温、防火、吸水性能优异的材料。在将其加工制成夹芯板使用时，吸水性能变成了累赘，过高的吸水性能会使得较多的水分浸入到夹芯板内部，造成夹芯板保温性能下降，待时间一长，岩棉内部的水分也会加速夹芯板外部金属板腐蚀和增加夹芯板的承受重量，导致夹芯板损坏。因此，方案中利用溶胶凝胶技术，使硅酸四乙酯在盐酸催化下发生水解聚合，生成二氧化硅溶胶(该溶胶不仅具有低导热性，还具有超疏水性)，通过将其负载到岩棉上，对岩棉进行裹覆，以在没有大幅影响岩棉保温性能的同时，赋予其良好的疏水性能；为了进一步增强岩棉的疏水性能以及耐热性能等，方案中进一步使3-巯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基五氟苯发生点击反应，生成具有卤素基团的硅烷偶联剂，最后将其与二氧化硅溶胶水解缩合，制备得到疏水溶胶。在二氧化硅溶胶和卤素基团的作用下，该疏水溶胶可以极大的改善岩棉的疏水性能，有效抑制水分对岩棉的浸润，同时岩棉的耐热性能得到进一步增强，将其作为夹芯板芯材，可以极大的保障夹芯板的质量与性能；

31、(2)由于聚醚多元醇的粘度与气泡的形成密切相关，粘度过大会导致气泡难以形成；粘度过小会导致气泡形成速度过快，使得气泡易破碎，后期固化后，聚氨酯泡沫结构不均匀，会影响夹芯板的保温性，所以采用两种聚醚多元醇组合使用，以获得稳定均匀的聚氨酯泡沫结构；

32、(3)为了进一步增强聚氨酯泡沫性能，通过甲苯二异氰酸酯分别与烯丙基羟乙基醚和聚氧乙基甘油醚的羟基反应，得到具有不饱和双键的聚醚多元醇，后与苯乙烯、丙烯酰胺接枝，得到改性聚醚多元醇c；苯乙烯含有苯环，具有一定刚性，在后续聚氨酯发泡后，能够提高泡沫的强度；同时还引入了酰胺基，酰胺基易于通过分子间的氢键作用，使泡沫更为紧密的排列生成，有助于提高发泡和稳泡性能；综合作用，待其固化后，得到均匀致密、具有一定强度的聚氨酯泡沫；

33、(4)二氧化硅选用10～20μm粒径的纳米二氧化硅，这种微小的物质加入到聚氨酯预发泡液中，由于其具有较大的表面积，可以起到成核剂作用，促进发泡；但不宜选用粒径过小或过大的纳米二氧化硅，过小会使得气泡在发泡初期成核作用溢出，填料也没有得到有效利用，无法固化形成发达稳定气泡结构；过大则会因重力原因，将初期形成的泡沫无法抵抗该重量，使得发泡困难。进一步用改性硅烷偶联剂对其进行改性，由于卤素基团的存在，二氧化硅的疏水性得到增强，而疏水性颗粒对于聚氨酯发泡有着积极影响，最后通过控制改性二氧化硅的加入量(过多、过少亦会抑制发泡)，可以很好起到稳定聚氨酯泡沫的作用，同时也能赋予聚氨酯泡沫一定的阻燃性；

34、(5)调配阻燃剂，通过三氧化二锑、尿素、甲基磷酸二甲酯三者协同改性二氧化硅共同改善聚氨酯泡沫的阻燃性能。