一种耐冲击防水保温材料的制备方法和应用与流程

本发明涉及保温材料，具体为一种耐冲击防水保温材料的制备方法和应用。

背景技术：

1、聚苯乙烯的吸水率低，绝缘性能好，耐腐蚀性能优良，可以制成泡沫、塑料、薄膜等材料，在保温隔热、建筑建材、包装等领域应用十分广泛。但是聚苯乙烯泡沫存在力学性能不佳，抗冲击性能不佳等问题，并且不具有阻燃性能，实际应用受到了很大限制。通常向聚苯乙烯中加入反应性阻燃剂，可以提高聚苯乙烯材料的阻燃性能，同时反应性阻燃剂对材料的使用性能影响较小。

2、聚氨酯作为一种高弹性、高韧性、力学性能优良的高分子聚合物，可以作为增韧剂改善材料的韧性、抗冲击性等力学性能。公告号为cn108948554b的专利公开了以苯乙烯、引发剂、聚烯烃多元醇、二异氰酸酯和二胺类扩链剂等作为原料，制备的聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料具有优异的物理机械性能和良好的加工性能。但是该专利的聚苯乙烯材料不具有很好的阻燃性能，并且没有表现出保温隔热性能。

技术实现思路

1、解决的技术问题：本发明提供了一种耐冲击强、防水好、保温效果，优良，同时具有阻燃效果的聚苯乙烯复合材料。

2、技术方案：一种耐冲击防水保温材料的制备方法，包括如下步骤：

3、步骤(1)、向烧瓶中加入干燥的多元醇、二异氰酸酯单体，通入氮气，搅拌反应后加入丙酮、乙烯基阻燃扩链剂、二月桂酸二丁基锡，继续搅拌反应，将溶液减压蒸馏，干燥，得到乙烯基聚氨酯。

4、步骤(2)、向烧瓶中加入n,n-二甲基甲酰胺、乙烯基聚氨酯、苯乙烯，搅拌混匀后，通入氮气，加入引发剂偶氮二异丁腈，搅拌反应后，过滤溶剂，采用置于索氏提取器中，依次用甲醇、四氢呋喃抽提，然后干燥，得到耐冲击防水保温材料。

5、其中，步骤(1)中，多元醇、二异氰酸酯单体、乙烯基阻燃扩链剂的比例1mol:(2.4-2.6)mol:(1.2-1.3)mol。

6、其中，多元醇包括聚乙二醇、聚四氢呋喃醚二醇；二异氰酸酯单体包括甲苯-2,4-二异氰酸酯、4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)。

7、其中，步骤(2)中，乙烯基聚氨酯、苯乙烯的比例为(5-60)g:100g。

8、其中，步骤(2)中，反应的温度为65-80℃，反应的时间为24-36h。

9、其中，乙烯基阻燃扩链剂的制备方法为：

10、步骤s1、在冰浴下，向烧瓶中加入乙腈、四氢呋喃或n,n-二甲基甲酰胺溶剂，比例为1mol:(2.4-3)mol:(2.4-3)mol的3,9-二氯-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷3,9-二氧化物、3-氯-2-羟基丙基甲基丙烯酸酯、吡啶，然后再室温下搅拌反应18-24h，过滤后将滤液减压蒸馏，产物在乙醇中重结晶纯化，得到阻燃扩链剂前驱体。

11、步骤s2、向烧瓶中加入乙腈或n,n-二甲基甲酰胺溶剂，比例为1mol:(2-2.2)mol:(2.5-3.2)mol的阻燃扩链剂前驱体、1-(2-羟乙基)哌嗪、碳酸钾，加热至50-65℃，搅拌反应3-8h，将溶液减压蒸馏，水洗后，产物在乙醇中重结晶纯化，得到乙烯基阻燃扩链剂。

12、有益的技术效果：本发明利用3,9-二氯-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷3,9-二氧化物、3-氯-2-羟基丙基甲基丙烯酸酯进行酯化反应，再与1-(2-羟乙基)哌嗪进行取代反应，得到含有两个烯基基团和两个羟基的新型的乙烯基阻燃扩链剂。以其作为聚氨酯的二醇扩链剂，与多元醇和二异氰酸酯单体进行反应，得到乙烯基聚氨酯。

13、本发明制备的乙烯基聚氨酯中的乙烯基阻燃扩链剂组分含有两个烯基，可以作为交联剂，与苯乙烯单体进行接枝交联聚合反应，交联后的聚苯乙烯含有三维多孔交联网络，在基体中形成较多的孔隙结构，有利于降低耐冲击防水保温材料的导热系数，增强保温隔热性能。并且保温材料的吸水率较低，防水性能好。

14、本发明以阻燃扩链剂前驱体作为扩链剂，将螺环磷酸酯和哌嗪结构接枝到聚氨酯基体中，进一步与苯乙烯聚合后，从而将螺环磷酸酯和哌嗪接枝到耐冲击防水保温材料的基体中。螺环磷酸酯和哌嗪形成膨胀阻燃剂体系，燃烧时可以产生氮气等不可燃气体，促进保温材料表面脱水形成膨胀炭层，从而抑制燃烧过程，提高了保温材料的极限氧指数，具有优异的阻燃性能。并且聚氨酯具有弹性高，韧性好，力学性能优良。将聚氨酯分子链接枝到聚苯乙烯中，增强了聚氨酯与聚苯乙烯之间的界面结合力，两者相容性更好，使聚氨酯对聚苯乙烯起到更好的增韧效果，显著提高了聚苯乙烯保温材料的冲击强度。

技术特征：

1.一种耐冲击防水保温材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的耐冲击防水保温材料的制备方法和应用，其特征在于，所述步骤(1)中，多元醇、二异氰酸酯单体、乙烯基阻燃扩链剂的比例1mol:(2.4-2.6)mol:(1.2-1.3)mol。

3.根据权利要求1所述的耐冲击防水保温材料的制备方法和应用，其特征在于，所述多元醇包括聚乙二醇、聚四氢呋喃醚二醇；二异氰酸酯单体包括甲苯-2,4-二异氰酸酯、4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)。

4.根据权利要求1所述的耐冲击防水保温材料的制备方法和应用，其特征在于，所述步骤(2)中，乙烯基聚氨酯、苯乙烯的比例为(5-60)g:100g。

5.根据权利要求1所述的耐冲击防水保温材料的制备方法和应用，其特征在于，所述步骤(2)中，反应的温度为65-80℃，反应的时间为24-36h。

6.根据权利要求1所述的耐冲击防水保温材料的制备方法和应用，其特征在于，所述乙烯基阻燃扩链剂的制备方法为：

7.根据权利要求6所述的耐冲击防水保温材料的制备方法和应用，其特征在于，所述步骤s1中溶剂为乙腈、四氢呋喃或n,n-二甲基甲酰胺。

8.根据权利要求6所述的耐冲击防水保温材料的制备方法和应用，其特征在于，所述步骤s1中3,9-二氯-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷3,9-二氧化物、3-氯-2-羟基丙基甲基丙烯酸酯、吡啶的比例为1mol:(2.4-3)mol:(2.4-3)mol。

9.根据权利要求6所述的耐冲击防水保温材料的制备方法和应用，其特征在于，所述步骤s2中溶剂为乙腈或n,n-二甲基甲酰胺。

10.根据权利要求6所述的耐冲击防水保温材料的制备方法和应用，其特征在于，所述步骤s2中阻燃扩链剂前驱体、1-(2-羟乙基)哌嗪、碳酸钾的比例为1mol:(2-2.2)mol:(2.5-3.2)mol。

技术总结本发明公开了一种耐冲击防水保温材料的制备方法和应用，将乙烯基聚氨酯、苯乙烯、偶氮二异丁腈进行聚合反应，得到耐冲击防水保温材料；乙烯基聚氨酯作为交联剂，与苯乙烯单体进行接枝交联聚合反应，交联后的聚苯乙烯含有三维多孔交联网络，在基体中形成较多的孔隙结构，有利于导热系数，增强保温隔热性能。并且保温材料的吸水率较低，防水性能好。同时将螺环磷酸酯和哌嗪接枝到耐冲击防水保温材料的基体中，形成膨胀阻燃剂体系，促进保温材料表面脱水形成膨胀炭层，从而抑制燃烧过程，提高了保温材料的极限氧指数，表现出优异的阻燃性能和冲击强度。技术研发人员：单文建,彭畅,孙华中,周胜利受保护的技术使用者：湖南建工汇建新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26