[发明专利]一种聚氨酯硬泡填料及制备方法

说明书

一种聚氨酯硬泡填料由有机硅生产中的两种固废，1尾气燃烧除尘灰、2一酰胺三乙氧基硅烷精馏后的废液，为原料。与少量乙二醇经微波辐射制备。产品是代有机官能团的纳米级硅混合物。在聚氨酯硬泡制备中上述产品可与白料最高1:1混合。加入该填料的聚氨酯硬泡材料，不以降低热阻为代价，提升材料容重。产品力学强度和尺寸稳定性提升明显。氧指数有所提升，燃烧性能有改善。产品具有金属光泽。

技术领域

外墙保温材料、聚氨酯硬质泡沫填料、有机硅工业废弃物综合利用。

背景技术

极寒区域之建筑保温，以导热系数≤25m W/(m·K)的保温材料为好，其中聚氨酯硬质泡沫材料就是一种，然，这种材料也非完美。作为建筑保温材料其尺寸稳定性和抗压强度也是必须满足的核心参数。但，聚氨酯硬质泡沫材料尺寸稳定性和材料抗压强度都与容重成正比，而容重又与成本成正比。也就是说，在不损失导热系数的前提下，容重越重的质量也越好，但成本也会越高。为了降低成本，同时增加容重，科研工作者采取了很多的方法，如CN108706953A《一种匀质低导热无机保温板及其制备方法》由30～3000目无机粒子为材料、生物质材料、聚合物纤维填料与聚氨酯硬泡发泡料反应而成。CN112679938A《匀质的A2级聚氨酯泡沫在保温材料中的应用及其制备工艺》由粒径为106-550um 球形无机颗粒填料与聚氨酯硬泡发泡料复合。

填料的加入，有效的改变了聚氨酯的燃烧性能，容重增加，但其强度并未增加。伴随着无机填料的增加，材料的导热系数存在恶化的趋势。究其原因，填料粒子真经过大造成上述原因。不难理解，聚氨酯硬质泡沫材料是由泡沫壁与相互搭接成的棱，共同形成的三维立体结构，泡沫壁的厚度均在纳米级，而普通无机填料直经都超过一微米，通常在十微米分布聚多。可以理解，100纳米的泡沫壁中夹带了一颗10微米的颗粒。颗粒直径是泡沫壁厚的100倍。由于这种差距，导致了开孔串泡，最终导致导热系数恶化。

发明内容

以硬质聚氨酯之泡沫壁厚为参量，找到与之相当的纳米级无机填料，在聚氨酯发泡交联过程中，该填料能包覆在聚氨酯泡沫壁中，并与之反应形成键能，成为泡沫壁中的一部分，达到泡沫壁骨料作用。最终实现提升聚氨酯硬质泡沫材料抗压强度和尺寸稳定趋好之目的。同时不破坏聚氨酯泡沫结构，不产生因为填料导致的开孔串泡，降低热阻之问题。

有机硅厂以焚烧的方法处理尾气，焚烧烟气经除尘设备收集成固废。这种混合固废颗粒直径分布在20到50纳米。由于比表面积很大，这种固废难以储存，也难以处理，量也不小。如果作为原料具有明显的低成本属性。看来非常符合聚氨酯硬质泡沫填料。

研发初期，以该固废作原料，直接参入聚氨酯白料，最多可以1比1质量混合，但泡沫强度衰减，掉渣，以至于不可使用。

尝试对该固废进行表面改性，以有机硅、铝酸酯、碳酸酯等偶联剂均以不能实现工业化而失败。其原因是该固废所携带的纳米材料属性，颗粒发育不完整，颗粒表面有裸露的原子，带有复杂的带电性，无法搅拌、无法分散，尝试了各种搅拌都无法回避搅拌引发的粒径增大现象，快速团聚以至无法使用。尝试了很多方法，将偶联剂加入白料中、加入黑料中，加入黑、白料中都没能改变最终泡沫产品性能。

后来以一酰胺三乙氧基硅烷精馏后的废液为液相，对上述固废进行分散，形成了一种粘稠的物料，这种粘稠的物料经升温可以反应，后改用微波辐射，实现了该固废表面的有机化改性，将这种改性完成的粘稠物料直接加入白料，以1比1质量比加入，此时生产的硬质泡沫强度大幅度增加。一酰胺三乙氧基硅烷精馏后的废液也是有机硅厂的废弃物，以废治废，具备明显低成本属性。

最后又引入了乙二醇，乙二醇使这种粘稠性的物料变得有流动性，易于使用，增加乙二醇后经微波辐射的产品有部分合成了含硅多元醇，可以和异氰酸酯发生交联反应，减少部分白料，近一步降低产品成本。在最终的泡沫产品中聚氨酯硬质泡沫产品质量也有进一步提高。

具体实施例1

以下以实验室放大为实施例，详细阐述一种聚氨酯硬泡填料及制备方法