[发明专利]一种抗红外辐射的聚氨酯泡沫材料及其加工方法

说明书

本发明公开了一种抗红外辐射的聚氨酯泡沫材料及其加工方法，该聚氨酯泡沫材料通过将磺酸化碳纳米管改性聚氨酯与良好抗紫外线、相容性的乙烯‑醋酸乙烯共聚物、山梨醇聚醚多元醇混合得到预混料，采用纳米氧化钨、石墨烯负载二氧化过气凝胶粉末、马来酸二丁锡混合形成红外吸收型的抗热辐射填料。其中磺酸化碳纳米管改性聚氨酯的制备方法包括聚氨酯预聚体制备、磺酸化碳纳米管制备、混合加热蒸馏。本发明的聚氨酯泡沫制备方法简单，成型稳定，具有优异的抗红外辐射、保温隔热性能，而且在长期的日晒雨淋后不会发生明显的收缩和开裂，满足太阳能热水器保温材料的要求。

技术领域

本发明涉及聚氨酯泡沫技术领域，具体涉及一种抗红外辐射的聚氨酯泡沫材料及其加工方法。

背景技术

聚氨酯泡沫材料按照硬度可分为软质和硬质两类，由于具有良好的机械强度、耐磨性能、粘结性、弹性、耐候、耐化学等性能，可用作涂料、胶黏剂、密封剂、弹性体、泡沫棉等。聚氨酯泡沫材料一般由异氰酸酯、脂肪族聚酯与聚醚多元醇在扩链剂、催化剂、阻燃剂等多种添加剂的作用下生成。

近年来，太阳能热水器作为大力发展的节能型绿色环保产品，为改善人居环境、节约能源、降低污染作出了巨大贡献。硬质的聚氨酯泡沫材料因其成型工艺简单、导热系数低，因此成为太阳能热水器保温材料的首选。但是目前太阳能热水器使用的硬质聚氨酯泡沫材料普遍存在以下问题：1、聚氨酯泡沫在长期下雨后容易发生收缩，横向或纵向开裂，导致泡沫与外壳部分脱离或完全脱离，大大降低了对水箱的保温效果；2、太阳能热水器常年在户外曝晒，而太阳光能量里有近一半是红外光能量，红外辐射是产生热量的主要来源；在聚氨酯泡沫材料吸收了大量的红外辐射热量后，由于缺乏良好的红外吸收、滤光隔热作用，导致受热膨胀，降低了导热系数，保温效果降低；3、缺乏有效的发泡时间，导致泡沫内气孔不均匀，成型时间不够，固化后存在继续膨胀或收缩的现象，机械性能不稳定。

申请号201711215394.2的专利中公开了一种涂覆多孔聚氨酯泡沫的制备方法，通过将聚醋酸乙烯酯与异氰酸酯混合后涂覆、高温熔解成型等步骤，将聚氨酯弹性体包覆在常规泡沫之外，使泡沫具有耐磨、抗冲击、耐腐蚀、强度高等特性，生产成本低，操作简单。但是研究发现，其作为太阳能热水器保温材料使用后，在吸收大量热量后容易受热膨胀，保温效果会显著降低，需要进一步改进以适应太阳能热水器节能环保发展的要求。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种抗红外辐射的聚氨酯泡沫材料及其加工方法，通过将机械性能、疏水耐腐蚀、发泡性能优异的磺酸化碳纳米管改性聚氨酯与良好抗紫外线、相容性的乙烯-醋酸乙烯共聚物、山梨醇聚醚多元醇混合得到预混料，采用纳米氧化钨、石墨烯负载二氧化过气凝胶粉末、马来酸二丁锡混合形成红外吸收型的抗热辐射填料，制备得到的聚氨酯泡沫具有优异的抗红外辐射、保温隔热性能，而且在长期的日晒雨淋后不会发生明显的收缩和开裂，满足太阳能热水器保温材料的要求。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种抗红外辐射的聚氨酯泡沫材料，包括以下重量份的原料：磺酸化碳纳米管改性聚氨酯40-60份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10-25份、山梨醇聚醚多元醇5-12份、纳米氧化钨3-6份、石墨烯负载二氧化硅气凝胶粉末1-3份、马来酸二丁基锡0.5-1.6份、发泡剂3-12份、泡沫稳定剂1.5-4份；其中，山梨醇聚醚多元醇是以山梨醇为起始剂，与氧化丙烯聚合得到，羟值为300-400mgKOH/g，粘度为8000-1000mPa·s；

所述磺酸化碳纳米管改性聚氨酯的制备方法包括以下步骤：

1)聚氨酯预聚体制备：将22g的异佛尔酮二异氰酸酯加入高压反应釜中，通入氮气至釜压为0.6MPa，搅拌升温至78℃，滴加6.5g的聚甲基丙二醇，搅拌反应6h，得到聚氨酯预聚体；