一种建筑用环保型外墙保温材料及其制备工艺的制作方法

本发明涉及建筑材料，具体涉及一种建筑用环保型外墙保温材料及其制备工艺。

背景技术：

1、随着经济与社会的发展，全球对能源的需求也日益增大。面对能源问题的日益紧张，建筑节能问题引起了越来越多国家的重视。建筑节能就是在建筑中合理使用和有效利用能源，不断提高能源利用效率，降低建筑能耗，另一方面，建筑节能对环境保护也将产生直接或间接的影响，使用适当的保温节能材料和建筑节能方法可减少二氧化碳的排放。在建筑领域，加强研发并推广应用新型建筑节能环保材料，是提高我国资源利用率、改善环境、节能减排、走可持续发展道路的重要途径，具有重要的现实意义。建筑外境保温材料分类方法多种多样。目前建筑领域采用的有机保温材料主要有模塑聚苯乙烯泡沫塑料(es)、挤塑聚苯乙烯泡沫材料(xps)、聚氨酯(pu)和酚醛泡沫(pf)等。这些材料的防火安全性能较差容易燃烧，均需通过添加一些阻燃剂以达到国家规范的使用标准。

2、聚氨酯保温材料是公认性能最好的保温材料，由于其具有优异的性能，广泛应用于建筑物的保温隔热，然而普通聚氨酯材料属于易燃材料，且在燃烧过程中产生大量的烟气，其中富含一氧化碳，对人员安全造成严重威胁。为了提高聚氨酯保温材料应用的安全性，国内外开展大量关于聚氨酯保温材料的阻燃研究。其中，添加阻燃剂已经成为提高聚氨酯阻燃性能的一种最常规方法。这类阻燃剂基本都是包含磷、溴、氯等元素的有机物，随着当前对环保材料综合性能指标的不断提升，上述各类传统阻燃剂已无法有效满足高温阻燃要求。现阶段，膨润土以及镁、铝等元素的氢氧化物已被大量应用到了聚氨酯改性领域。其中，在半硬泡沫聚氨酯中加入膨胀石墨，可以有效提高材料的热稳定性与燃烧性能，然而也会引起材料力学强度的明显下降。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种建筑用环保型外墙保温材料及其制备工艺，解决以下技术问题：

2、现有的技术在聚氨酯中添加膨胀石墨，可以有效提高材料的热稳定性与燃烧性能，但材料力学强度明显下降。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种建筑用环保型外墙保温材料的制备方法，包括如下步骤：

5、s1：氮气氛围中，将氯化聚丙烯、马来酸酐、二甲苯加入反应瓶中，升温至55-60℃，搅拌溶解，继续升温至80-100℃，加入过氧化苯甲酰，保温3-6h，洗涤、取沉淀物，干燥，得到改性氯化聚丙烯；

6、s2：氮气氛围中，将4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚多元醇、二月桂酸二丁基锡加入反应瓶中，控制温度60-70℃，加入二丁醇，反应3-6h，得到聚氨酯预聚物；

7、s3：氮气氛围中，将聚氨酯预聚物、三乙胺加入反应釜中,升温至60-70℃,加入改性氯化聚丙烯、改性膨胀石墨,保温3-6h，加入甲醇,得到阻燃改性聚氨酯；

8、s4：将阻燃改性聚氨酯、发泡剂、二月桂酸二丁基锡、二甲基硅油和1,4-丁二醇加入高速混合机中混合均匀，然后将混合物料加入注射成型机中进行注塑发泡，然后自然冷却至室温，得到建筑用环保型外墙保温材料。

9、作为本发明的进一步方案：s1中氯化聚丙烯(平均氯含量30％，w/w)、马来酸酐、二甲苯、过氧化苯甲酰的质量比为1:0.05-0.4：10-20：0.02-0.1。

10、作为本发明的进一步方案：s2中4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚多元醇、二月桂酸二丁基锡、二丁醇的质量比为10:80-100：0.03-0.05:10-20，所述聚醚多元醇为聚醚多元醇n210。

11、作为本发明的进一步方案：s3中聚氨酯预聚物、三乙胺、改性氯化聚丙烯、改性膨胀石墨、甲醇的质量比为10：1-5:2-5:0.2-1:100-150。

12、作为本发明的进一步方案：s4中阻燃改性聚氨酯、发泡剂、二月桂酸二丁基锡、二甲基硅油和1,4-丁二醇的质量比为100:3-5:2-4:1-2:2-3，所述发泡剂为发泡剂ac。

13、作为本发明的进一步方案：改性膨胀石墨的制备方法包括如下步骤：

14、a1：将膨胀石墨、混合酸混合，升温至50-60℃、超声分散2-4h，减压过滤、洗涤、干燥，得到羧基化膨胀石墨；

15、a2：将羧基化膨胀石墨、氯化亚砜、二甲基甲酰胺混合,升温回流24-30h，洗涤、干燥，得到组分一；

16、a3：将二甲亚砜、二甲苯和组分一加入反应釜中，分散均匀，加入六(4-氨基苯氧基)环三磷腈、三乙胺，控制温度20-40℃，保温反应12-36h，洗涤、干燥，得到改性膨胀石墨。

17、作为本发明的进一步方案：a1中膨胀石墨、混合酸的添加比为1g:5-10ml，所述混合酸为体积比1:1-3的浓硫酸和浓硝酸混合制得。

18、作为本发明的进一步方案：a2中羧基化膨胀石墨、氯化亚砜、二甲基甲酰胺的添加比为1g：20-40ml：1-2ml。

19、作为本发明的进一步方案：a3中二甲亚砜、二甲苯、组分一、六(4-氨基苯氧基)环三磷腈、三乙胺的质量比为100:30-65：10:10-20:10-30。

20、一种建筑用环保型外墙保温材料,由上述任意一项所述的制备方法制成。

21、本发明的有益效果：

22、本申请首先对膨胀石墨进行改性，改变膨胀石墨无机类阻燃剂表面含氧官能团上的问题,提升其与聚合物的复合应用中分散均匀的能力。在eg表面包覆一层聚合物,形成典型的“核壳”结构，得到改性膨胀石墨。膨胀石墨表面引入的酰氯基团，在三乙胺的碱催化体系中，与六(4-氨基苯氧基)环三磷腈的部分氨基发生酰胺化反应，将环三磷腈氮磷阻燃成分接枝到膨胀石墨。以改性膨胀石墨作为含氮磷膨胀阻燃剂，与聚氨酯预聚物以及改性氯丙烯进行共混改性，以改性氯丙烯分子链上接枝的酸酐基团可以与改性膨胀石墨中的六(4-氨基苯氧基)环三磷腈未酰胺化的氨基发生反应，从而使聚氨酯预聚物、改性氯丙烯、改性膨胀石墨交联成网状结构，避免对聚氨酯的力学性能造成影响，改性膨胀石墨作为膨胀阻燃剂，早高温燃烧时，环三磷腈基团热分解产生大量的不可燃的氮氧化物气体，同时生成含氧磷酸盐酸，具有很强的吸水性，促进膨胀石墨热裂解形成连续的膨胀炭阻隔层，从而显著增强了聚氨酯的阻燃性能。

技术特征：

1.一种建筑用环保型外墙保温材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种建筑用环保型外墙保温材料的制备方法,其特征在于，s1中氯化聚丙烯、马来酸酐、二甲苯、过氧化苯甲酰的质量比为1:0.05-0.4：10-20：0.02-0.1。

3.根据权利要求1所述的一种建筑用环保型外墙保温材料的制备方法,其特征在于，s2中4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚多元醇、二月桂酸二丁基锡、二丁醇的质量比为10:80-100：0.03-0.05:10-20。

4.根据权利要求1所述的一种建筑用环保型外墙保温材料的制备方法,其特征在于，s3中聚氨酯预聚物、三乙胺、改性氯化聚丙烯、改性膨胀石墨、甲醇的质量比为10：1-5:2-5:0.2-1:100-150。

5.根据权利要求1所述的一种建筑用环保型外墙保温材料的制备方法,其特征在于，s4中阻燃改性聚氨酯、发泡剂、二月桂酸二丁基锡、二甲基硅油和1,4-丁二醇的质量比为100:3-5:2-4:1-2:2-3。

6.根据权利要求1所述的一种建筑用环保型外墙保温材料的制备方法,其特征在于，改性膨胀石墨的制备方法包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种建筑用环保型外墙保温材料的制备方法,其特征在于，a1中膨胀石墨、混合酸的添加比为1g:5-10ml，所述混合酸为体积比1:1-3的浓硫酸和浓硝酸混合制得。

8.根据权利要求6所述的一种建筑用环保型外墙保温材料的制备方法,其特征在于，a2中羧基化膨胀石墨、氯化亚砜、二甲基甲酰胺的添加比为1g：20-40ml：1-2ml。

9.根据权利要求6所述的一种建筑用环保型外墙保温材料的制备方法,其特征在于，a3中二甲亚砜、二甲苯、组分一、六(4-氨基苯氧基)环三磷腈、三乙胺的质量比为100:30-65：10:10-20:10-30。

10.一种建筑用环保型外墙保温材料,其特征在于，由权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制成。

技术总结
本发明公开了一种建筑用环保型外墙保温材料及其制备工艺，涉及建筑材料技术领域。本发明制备方法包括如下步骤：S1：将氯化聚丙烯、马来酸酐为原料，过氧化苯甲酰为催化剂，制备改性氯化聚丙烯；S2：以4,4'‑二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚多元醇为原料，二月桂酸二丁基锡为催化剂，二丁醇为扩链剂，制备聚氨酯预聚物；S3：以聚氨酯预聚物、改性氯化聚丙烯、改性膨胀石墨为原料，通过有机交联，制备阻燃改性聚氨酯；S4：将阻燃改性聚氨酯、发泡剂、二月桂酸二丁基锡、二甲基硅油和1,4‑丁二醇为原料共混发泡，得到建筑用环保型外墙保温材料。本申请制备的建筑外墙材料具有阻燃效果好、燃烧烟雾少以及力学性能优良的特点。

技术研发人员：李逢源,赖巧玲
受保护的技术使用者：福建省大智若鱼建设工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16