一种制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料 |
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| 申请号 | CN201710884361.0 | 申请日 | 2017-09-26 | 公开(公告)号 | CN107523042A | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 广西吉宽太阳能设备有限公司; | 发明人 | 马昭键; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种制造 太阳能 水 箱用聚 氨 酯保温材料，由聚醚组合物和异氰酸酯反应制成，聚醚组合物与异氰酸酯的重量比为1:1~1.2；所述聚醚组合物由以下重量份的组分制成：聚醚多元醇80~100份，丙 酮 1~2份，甘油聚 氧 乙烯醚5~10份，水5~15份，改性 甘蔗 渣15~25份，膨胀珍珠岩3~6份，稳泡剂10~13份，催化剂10~13份。本发明具有强度高、 密度 分布均匀、闭孔率高、保温效果好、成本低廉等优点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料，其特征在于：由聚醚组合物和异氰酸酯反应制成，聚醚组合物与异氰酸酯的重量比为1:1 1.2；所述聚醚组合物由以下重量份的组分~ |
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| 说明书全文 | 一种制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料技术领域[0001] 本发明涉及保温材料技术领域，尤其是一种制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料。 背景技术[0002] 聚氨酯是指分子链中含有多个氨酯键(-NH-COO-)的聚合物的总称。氨酯键一般由异氰酸酯基和羟基反应获得。聚氨酯自20世纪30年代由德国化学家O. Bayer发明以来，半个多世纪以来获得了迅速发展，被广泛用于制造泡沫塑料、纤维、弹性体、合成革、涂料、胶黏剂、 铺装材料和医用材料等， 并广泛分布于交通、建筑、轻工、纺 织、机电、航空和医疗卫生等领域。 随着聚氨酯化学研究、 产品制造和应用工艺技术的进步以及应用领域的不断扩宽，目前已成为继聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯之后的第五大塑料。近 20 多年来， 聚氨酯产品品种、应用领域、产业规模迅速扩大，已成为发展最快的高分子合成材料工业之一。 [0003] 太阳能热水系统是利用太阳能集热器采集太阳热量，在阳光的照射下使太阳的光能充分转化为热能，通过控制系统自动控制循环泵或电磁阀等功能部件将系统采集到的热量传输到储水保温水箱中，再匹配当量的电力、燃气、燃油等能源，把储水保温水箱中的水加热并成为比较稳定的定量能源设备。为节约匹配的电力、燃气、燃油等能源，保温水箱的保温能力是非常重要的，因此，开发优良的太阳能水箱保温材料是非常有必要的。 发明内容[0004] 本发明提供了一种制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料，具有强度高、密度分布均匀、闭孔率高、保温效果好、成本低廉等优点。 [0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料，其特征在于：由聚醚组合物和异氰酸酯反应制成，聚醚组合物与异氰酸酯的重量比为1:1 1.2；所述聚醚组合物由以下重量份的组分制~ 成：聚醚多元醇80 100份，丙酮1 2份，甘油聚氧乙烯醚5 10份，水5 15份，改性甘蔗渣15 25~ ~ ~ ~ ~ 份，膨胀珍珠岩3 6份，稳泡剂10 13份，催化剂10 13份。 ~ ~ ~ [0006] 优选的，所述改性甘蔗渣的制备方法包括以下步骤：（1）取废弃的甘蔗渣，洗净，加入2 3wt%的磷酸浸泡30 60min，取出，将甘蔗渣洗净； ~ ~ （2）将磷酸浸泡处理后的甘蔗渣放入高压锅中，加水，高压锅煮沸并保持20 40min，完~ 成后取出，干燥； （3）将甘蔗渣放入微波炉中进行微波处理，微波功率1000W 1200W，真空度为 0.01~ ~ 0.15MPa，时间60 120s，取出后粉碎至50 70目； ~ ~ （4）将水玻璃、氢氧化钾、山梨醇按重量比100:1 2:1 2混合均匀，加入到粉碎处理后的~ ~ 甘蔗渣中，使甘蔗渣表面润湿，然后放入到冷冻干燥装置中，冷冻干燥10 12h，取出，粉碎至~ 80 100目，得改性甘蔗渣。 ~ [0007] 优选的，所述催化剂为胺类化合物与活性氧化铝按重量比2:0.5 1混合制成；所述~胺类化合物为N,N- 二甲基环己胺、二甲基乙醇胺、二甲基苄胺、三亚乙基二胺中的一种。更优选的，所述活性氧化铝的制备方法包括以下步骤： （1）将活性炭加入质量浓度为5 10%的草酸溶液中，于40 50℃下活化2 4h，取出，洗净； ~ ~ ~ （2）将异丙醇、明胶和水按重量比10 20:1 3:70 80混合，搅拌20 30min，然后加入氧化~ ~ ~ ~ 铝粉体，搅拌15 30min，加入活性炭，氧化铝粉体与活性炭的重量比为1:2 5，然后放入2 4~ ~ ~ ℃的环境中静置3 10h，取出后真空干燥，粉碎至80 100目，获得活性氧化铝。 ~ ~ [0008] 优选的，所述聚醚多元醇的羟值为400-430mgKOH/g，25℃时粘度为3500-5000 mPa.s。 [0010] 优选的，所述聚醚组合物与异氰酸酯的重量比为1:1.15。 [0011] 优选的，所述聚醚组合物由以下重量份的组分制成：聚醚多元醇90份，丙酮1.5份，甘油聚氧乙烯醚8份，水10份，改性甘蔗渣22份，膨胀珍珠岩5份，稳泡剂12份，催化剂12份。 [0012] 以上所述的太阳能水箱用聚氨酯保温材料，具有以下优点：（1）由于采用了甘蔗渣，可以降低聚氨酯材料的成本，且本发明进一步对甘蔗渣进行了的改性，先通过磷酸浸泡、高压锅蒸煮和微波处理，对甘蔗渣进行活化，且使甘蔗渣内部的孔隙比表面积增大，并在水玻璃的作用下对形成的孔隙进行进一步的固定，且提高甘蔗渣的强度，进而促使聚氨酯保温材料具有更好的保温性能、耐热和抗冻性能以及更高的抗压强度。 [0013] （2）本发明采用了胺类化合物与活性氧化铝作为复配催化剂，由于增加了氧化铝附着在活性炭上制成的活性氧化铝，可使氧化铝在泡沫将近停止膨胀的时候释放出来，加快催化泡沫体的熟化，并增加泡沫孔壁的强度，从而降低聚氨酯保温材料的成型收缩率，提高聚氨酯材料的保温性能。 [0014] （3）本发明的聚氨酯保温材料可在常温下进行制备，工艺简单，产品稳定性，闭孔率高，保温性能好，耐热和抗冻性能优良，且成本低廉，具有广阔的应用前景。 具体实施方式[0015] 实施例1一种制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料，由聚醚组合物和异氰酸酯反应制成，聚醚组合物与异氰酸酯的重量比为1:1.15，其中，聚醚组合物由以下重量份的组分制成：聚醚多元醇90份，丙酮1.5份，甘油聚氧乙烯醚8份，水10份，改性甘蔗渣22份，膨胀珍珠岩5份，水溶性硅油12份，催化剂12份。 [0016] 改性甘蔗渣的制备方法包括以下步骤：（1）取废弃的甘蔗渣，洗净，加入2.5wt%的磷酸浸泡50min，取出，将甘蔗渣洗净； （2）将磷酸浸泡处理后的甘蔗渣放入高压锅中，加水，高压锅煮沸并保持30min，完成后取出，干燥； （3）将甘蔗渣放入微波炉中进行微波处理，微波功率1100W，真空度为 0.01MPa，时间 90s，取出后粉碎至60目； （4）将水玻璃、氢氧化钾、山梨醇按重量比100:1.5:1.5混合均匀，加入到粉碎处理后的甘蔗渣中，使甘蔗渣表面润湿，然后放入到冷冻干燥装置中，冷冻干燥11h，取出，粉碎至90目，得改性甘蔗渣。 [0017] 催化剂由N,N- 二甲基环己胺与活性氧化铝按按重量比2:0.8混合制成，活性氧化铝的制备方法包括以下步骤：（1）将活性炭加入质量浓度为8%的草酸溶液中，于45℃下活化3h，取出，洗净； （2）将异丙醇、明胶和水按重量比18:2:75混合，搅拌25min，然后加入氧化铝粉体，搅拌 20min，加入活性炭，氧化铝粉体与活性炭的重量比为1:3，然后放入4℃的环境中静置9h，取出后真空干燥，粉碎至80 100目，获得活性氧化铝。 ~ [0018] 聚醚多元醇的羟值为400-430mgKOH/g，25℃时粘度为3500-5000 mPa.s。 [0019] 制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料制备方法包括以下步骤：将丙酮、甘油聚氧乙烯醚、水、N,N—二甲基环已胺、水溶性硅油预先混合，再加入聚醚多元醇、改性甘蔗渣和膨胀珍珠岩，混合均匀，然后加入活性氧化铝，混合均匀，获得聚醚组合物，最后加入异氰酸酯混合喷射到太阳能热水器水箱空腔内进行发泡，待其固化后，即得到制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料。 [0020] 实施例2一种制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料，由聚醚组合物和异氰酸酯反应制成，聚醚组合物与异氰酸酯的重量比为1:1.1，其中，聚醚组合物由以下重量份的组分制成：聚醚多元醇80份，丙酮1份，甘油聚氧乙烯醚5份，水5份，改性甘蔗渣15份，膨胀珍珠岩3份，水溶性硅油10份，催化剂10份。 [0021] 改性甘蔗渣的制备方法包括以下步骤：（1）取废弃的甘蔗渣，洗净，加入2wt%的磷酸浸泡60min，取出，将甘蔗渣洗净； （2）将磷酸浸泡处理后的甘蔗渣放入高压锅中，加水，高压锅煮沸并保持20min，完成后取出，干燥； （3）将甘蔗渣放入微波炉中进行微波处理，微波功率1000W，真空度为 0.10MPa，时间 120s，取出后粉碎至50目； （4）将水玻璃、氢氧化钾、山梨醇按重量比100:2:2混合均匀，加入到粉碎处理后的甘蔗渣中，使甘蔗渣表面润湿，然后放入到冷冻干燥装置中，冷冻干燥10h，取出，粉碎至80目，得改性甘蔗渣。 [0022] 催化剂由三亚乙基二胺与活性氧化铝按按重量比2:0.5混合制成，活性氧化铝的制备方法包括以下步骤：（1）将活性炭加入质量浓度为5%的草酸溶液中，于50℃下活化4h，取出，洗净； （2）将异丙醇、明胶和水按重量比10:1:70混合，搅拌20min，然后加入氧化铝粉体，搅拌 15min，加入活性炭，氧化铝粉体与活性炭的重量比为1:5，然后放入4℃的环境中静置8h，取出后真空干燥，粉碎至80 100目，获得活性氧化铝。 ~ [0023] 聚醚多元醇的羟值为400-430mgKOH/g，25℃时粘度为3500-5000 mPa.s。 [0024] 制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料制备方法包括以下步骤：将丙酮、甘油聚氧乙烯醚、水、三亚乙基二胺、水溶性硅油预先混合，再加入聚醚多元醇、改性甘蔗渣和膨胀珍珠岩，混合均匀，然后加入活性氧化铝，混合均匀，获得聚醚组合物，最后加入异氰酸酯混合喷射到太阳能热水器水箱空腔内进行发泡，待其固化后，即得到制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料。 [0025] 实施例3一种制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料，由聚醚组合物和异氰酸酯反应制成，聚醚组合物与异氰酸酯的重量比为1:1.2，其中，聚醚组合物由以下重量份的组分制成：聚醚多元醇100份，丙酮2份，甘油聚氧乙烯醚10份，水15份，改性甘蔗渣25份，膨胀珍珠岩6份，水溶性硅油13份，催化剂13份。 [0026] 改性甘蔗渣的制备方法包括以下步骤：（1）取废弃的甘蔗渣，洗净，加入3wt%的磷酸浸泡30min，取出，将甘蔗渣洗净； （2）将磷酸浸泡处理后的甘蔗渣放入高压锅中，加水，高压锅煮沸并保持40min，完成后取出，干燥； （3）将甘蔗渣放入微波炉中进行微波处理，微波功率1200W，真空度为 0.15MPa，时间 60s，取出后粉碎至70目； （4）将水玻璃、氢氧化钾、山梨醇按重量比100:1:1混合均匀，加入到粉碎处理后的甘蔗渣中，使甘蔗渣表面润湿，然后放入到冷冻干燥装置中，冷冻干燥12h，取出，粉碎至100目，得改性甘蔗渣。 [0027] 催化剂由二甲基乙醇胺与活性氧化铝按按重量比2:1混合制成，活性氧化铝的制备方法包括以下步骤：（1）将活性炭加入质量浓度为10%的草酸溶液中，于40℃下活化2h，取出，洗净； （2）将异丙醇、明胶和水按重量比20:3:80混合，搅拌30min，然后加入氧化铝粉体，搅拌 30min，加入活性炭，氧化铝粉体与活性炭的重量比为1:2，然后放入4℃的环境中静置8h，取出后真空干燥，粉碎至80 100目，获得活性氧化铝。 ~ [0028] 聚醚多元醇的羟值为400-430mgKOH/g，25℃时粘度为3500-5000 mPa.s。 [0029] 制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料制备方法包括以下步骤：将丙酮、甘油聚氧乙烯醚、水、二甲基乙醇胺、水溶性硅油预先混合，再加入聚醚多元醇、改性甘蔗渣和膨胀珍珠岩，混合均匀，然后加入活性氧化铝，混合均匀，获得聚醚组合物，最后加入异氰酸酯混合喷射到太阳能热水器水箱空腔内进行发泡，待其固化后，即得到制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料。 [0030] 表1为实施例1-3的制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料的质量检测数据。 [0031] 表1 实施例1-3的制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料质量检测数据项目 实施例1 实施例2 实施例3 密度（kg/m3） 36 35 35 导热系数（W/m·k） 0.0195 0.0202 0.0198 压缩强度（kPa） 209 199 201 吸水率（%） 0.28 0.36 0.33 闭孔率（%） 96.5 95.3 95.9 尺寸稳定性（100℃，24h） 0.20 0.29 0.22 尺寸稳定性（-25℃，24h） 0.10 0.20 0.13 成型收缩率（%） 0.98 1.12 1.02 由上表的数据可见，本实施例的制造太阳能水箱用聚氨酯保温材料在压缩强度、尺寸稳定性、闭孔率方面均表现较好，经冷冻或高温条件均无收缩、变形、膨胀和开裂等现象，是性能优异的聚氨酯保温材料。 |
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