一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料及其生產工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種型材，具體涉及一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料及其生 產工藝。
【背景技術】
[0002] 隨著工業化的發展和人口的急劇增加，環保和節能已經成為全社會共同關注的問 題。聚氨酯由于其具有非常低的導熱系數，很好地適應了現代保溫材料保溫節能的發展需 要。目前市場上的節能門窗由外框和內框，以及連接外框和內框的隔熱條組成，但因型材空 腔空氣對流的存在，型材隔熱效果仍然不夠理想，同時門窗總體質量依然較大。專利申請CN 103967390A公開了一種金屬門窗或玻璃幕墻或中空玻璃用隔熱條，如圖1所示（圖中1為隔 熱條，2為空腔)，該隔熱條由聚氨酯樹脂、聚合物纖維和/或聚合物纖維織物制作而成，但 空腔的存在，其隔熱性能有限，同時金屬用量仍然較多。
[0003] 專利申請CN 103628772A公開了一種泡沫填充型材，如圖2所示（圖中1為型材本 體,2為發泡材料)，其包括帶有腔體的型材本體和填充于型材本體腔體內的聚氨酯發泡材 料，提高了型材的保溫性能。但該型材保溫性能非常有限，仍然屬于傳統的金屬門窗型材。
[0004] 聚氨酯泡沫塑料的很多優異的物理化學性能，如保溫隔熱性能、力學性能等，都和 其泡孔結構有較大聯系。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的在于針對【背景技術】中存在的門窗型材隔熱性能有限、金屬用量較多 的問題而提供一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料。
[0006] 本發明的另一個目的在于提供一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料的生產 工藝。
[0007] 實現本發明目的的技術方案為：一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料，以重 量百分比計，包括100份聚醚多元醇、60-90份二苯甲烷二異氰酸酯、5-20份乙烯基硅油、 1-2份a硅烷偶聯劑、1. 5-2. 5份三乙醇胺催化劑和20-30份水。
[0008] 本發明所述的聚醚多元醇優選為具有2~4個官能團，以及2000~4000的數均 分子量。本發明所述的聚醚多元醇，可為乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、新戊 二醇、甘油、季戊四醇、三羥甲基丙烷、山梨糖醇或蔗糖中添加環氧烷如環氧乙烷或環氧丙 烷而獲得的聚醚多元醇。聚醚基多元醇可以以兩種以上的混合物形式使用。優選地，所述 的聚醚多元醇的羥值為300-600mg KOH/g。
[0009] 優選地，所述的a硅烷偶聯劑包括：二乙氨基甲基三乙氧基硅烷、二乙氨基甲基 甲基二乙氧基硅烷、正丁氨基甲基三乙氧基硅烷、正丁氨基甲基甲基二乙氧基硅烷、二正丁 氣基甲基二乙氧基硅烷、己-氣基甲基甲基-乙氧基硅烷中的一種或幾種。
[0010] 優選地，所述的乙烯基硅油的結構式為：

其中，Rl、R2代表甲基或乙基，m和n是10-10000的整數。本發明選用該乙烯基硅油 能調節體系的粘度，其活性更好，能更好地進行交聯固化。
[0011] 本發明的組成成分中，以質量百分比計，還包括5-15份硬脂酸鈉。
[0012] 優選地，以質量百分比計，還包括5-15份液晶EP。
[0013] 進一步優選地，以質量百分比計，還包括阻燃劑。
[0014] 本發明一種生產用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料的工藝，其工藝步驟如下： 1) 將1〇〇份聚醚多元醇、5-20份乙烯基硅油、1-2份a硅烷偶聯劑、1. 5-2. 5份三乙醇 胺催化劑和20-30份水混合均勻，作為A組分；將60-90份二苯甲烷二異氰酸酯作為B組 分； 2) 調節A組分、B組分及模具的溫度15-35°C，混合后攪拌10-30秒，立即倒入模具進 行自由發泡； 3) 進行熟化步驟，熟化溫度為40-60°C，熟化時間5-30分鐘。
[0015] 優選地，對模具加熱采用硅片進行加熱，模具受熱更均勻，可梯度分段加熱。
[0016] 與現有技術相比，本發明的優點在于： 1)采用本發明高性能聚氨酯材料直接發泡構成型材主體，可輕松實現整窗U值(熱導 系數）1. OW/m ? K以下，從而達到節能80%。
[0017] 2)本發明的聚氨酯泡孔縮小，泡孔封閉率提高，泡孔均勻分布，通過在型材內部填 充聚氨酯泡沫材料，降低因型材空腔空氣對流造成的溫度損失。
[0018] 3)本發明填充的的聚氨酯泡沫材料，具有連接強度高、重量輕的優點，而鋁合金蓋 板僅作為表面裝飾作用。
[0019] 4)本發明聚氨酯泡沫隔熱材料的門窗型材，具有便于維護、密封效果好、隔音效果 好和強度商等優點。
[0020] 5)本發明選用的液晶EP由于其材料本身的多相性和液晶結構的各向異性，提高 了聚合物的機械性能，同時賦予體系較高的熱性能。
[0021] 6)本發明選用的聚醚多元醇，降低體系粘度，具有可操作性和易于加工的優點。
【附圖說明】
[0022] 圖1是現有技術的門窗型材的一種示意圖。
[0023] 圖2是現有技術的門窗型材的另一種示意圖。
[0024] 圖3是采用本發明泡沫隔熱材料而制作的門窗型材示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合實施例對本發明作進一步地描述。
[0026] 本發明一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料，以重量百分比計，包括100份 聚醚多元醇、60-90份二苯甲烷二異氰酸酯、5-20份乙烯基硅油、1-2份ct硅烷偶聯劑、 1. 5-2. 5份三乙醇胺催化劑和20-30份水。但本發明不限于上述組分，可以根據需要添加無 機填料、稀釋劑、熱穩定劑、光穩定劑、防霉劑等等。
[0027] 本發明一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料的生產工藝，其工藝步驟如下： 1) 將1〇〇份聚醚多元醇、5-20份乙烯基硅油、1-2份a硅烷偶聯劑、1. 5-2. 5份三乙醇 胺催化劑和20-30份水混合均勻，作為A組分；將60-90份二苯甲烷二異氰酸酯作為B組 分； 2) 調節A組分、B組分及模具的溫度25-35°C，混合后攪拌0. 5-2分鐘，立即注入模具 進行自由發泡； 3) 進行熟化步驟，熟化溫度為40-60°C，熟化時間5-30分鐘。
[0028] 作為本發明的一種應用，如圖3所示，具體為一種發泡式塑鋁復合門窗型材，其由 三部分構成，包括蓋板1、連接體2和聚氨酯泡沫隔熱材料3,所述的聚氨酯泡沫隔熱材料3 通過注射發泡直接與連接體2形成主體，所述的蓋板1與主體貼合固定。該貼合固定可選用 機械貼合，也可以選擇化學貼合。機械貼合可選用溝槽連接，也可選用緊固件連接。另外， 化學貼合可通過膠粘進行貼合。
[0029] 所述的蓋板1為鋁合金蓋板，鋁合金蓋板僅僅起到表面裝飾作用，大大減少了鋁 材的使用量，減輕了型材的重量，同時鋁合金蓋板可以噴涂不同顏色，以滿足實際裝修需 求。所述的連接體2選用鋁合金或尼龍材質的連接體。
[0030] 實施例1 將100份聚醚多元醇GP-3000,其官能團數目為3,數均分子量為3000, 5份乙烯基硅油 (乙烯基含量2%)、1份二乙氨基甲基三乙氧基硅烷、1. 5份三乙醇胺催化劑和25份水混合均 勻，作為A組分；將60份二苯甲烷二異氰酸酯作為B組分； 2) 調節A組分、B組分及模具的溫度25°C，混合后攪拌0. 5分鐘，立即倒入模具進行自 由發泡； 3) 進行熟化步驟，熟化溫度為40°C，熟化時間30分鐘。
[0031] 測得其密度4.9 g/cm3,表面硬度70 Shore D，表面抗彎強度30. 47 MPa，抗壓強度 21. 56 MPa，延伸率 6. 24%。
[0032] 實施例2 將100份聚醚多元醇FA-103,其官能團數目為3,數均分子量為3300, 20份乙烯基硅油 (乙烯基含量0. 2%)、1. 5份正丁氨基甲基三乙氧基硅烷、2份三乙醇胺催化劑和20份水混合 均勻，作為A組分；將80份二苯甲烷二異氰酸酯作為B組分； 2) 調節A組分、B組分及模具的溫度30°C，混合后攪拌2分鐘，立即倒入模具進行自由 發泡； 3) 進行熟化步驟，熟化溫度為50°C，熟化時間15分鐘。
[0033] 測得其密度5.0 g/cm3,表面硬度68 Shore D，表面抗彎強度30. 26 MPa，抗壓強度 20. 76 MPa，延伸率 6. 36%。
[0034] 實施例3 將100份聚醚多元醇GL-3000,其官能團數目為3,數均分子量為3000,10份乙烯基硅 油（乙烯基含量1. 〇%)、2份己二氨基甲基甲基二乙氧基硅烷、2. 5份三乙醇胺催化劑和30份 水混合均勻，作為A組分；將90份二苯甲烷二異氰酸酯作為B組分； 2) 調節A組分、B組分及模具的溫度35°C，混合后攪拌1分鐘，立即倒入模具進行自由 發泡； 3) 進行熟化步驟，熟化溫度為60°C，熟化時間5分鐘。
[0035] 測得其密度4.7 g/cm3,表面硬度67 Shore D，表面抗彎強度29. 76 MPa，抗壓強度 20. 16 MPa，延伸率 6. 01%。
[0036] 實施例4 對實施例1中的A組分，加入10份硬脂酸鈉，其他同實施例1。加入的硬脂酸鈉可改善 泡沫容積和泡沫組織、具有較好的保型性和持氣性，同時也有助于聚氨酯泡沫的脫模。
[0037] 測得其密度5.0 g/cm3,表面硬度70 Shore D，表面抗彎強度31. 26 MPa，抗壓強度 22. 16 MPa，延伸率 6. 12%。
[0038] 實施例5 對實施例1中的A組分，加入10份液晶EP，其他同實施例1。加入的液晶EP可提高泡 沫材料的機械強度。
[0039] 測得其密度5.2 g/cm3,表面硬度70 Shore D，表面抗彎強度32. 36 MPa，抗壓強度 22. 96 MPa，延伸率 6. 10%。
[0040] 實施例6 對實施例1中的A組分，加入8份阻燃劑，其他同實施例1，測得防火等級為B2。
【主權項】
1. 一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料，其特征在于：以重量百分比計，包括100 份聚醚多元醇、60-90份二苯甲烷二異氰酸酯、5-20份乙烯基硅油、1-2份Ct硅烷偶聯劑、 1. 5-2. 5份三乙醇胺催化劑和20-30份水。2. 根據權利要求1所述的一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料，其特征在于：所 述的聚醚多元醇優選為具有2~4個官能團，以及2000~4000的數均分子量。3. 根據權利要求1所述的一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料，其特征在于：所 述的α ??圭燒偶聯劑包括：-乙氨1基甲基二乙氧基??圭燒、-乙氨<基甲基甲基-乙氧基5圭燒、 正丁氨基甲基三乙氧基硅烷、正丁氨基甲基甲基二乙氧基硅烷、二正丁氨基甲基三乙氧基 硅烷、己二氨基甲基甲基二乙氧基硅烷中的一種或幾種。4. 根據權利要求1所述的一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料，其特征在于：所 述的乙烯基硅油的結構式為：其中，Rl、R2代表甲基或乙基，m和η是10-10000的整數。5. 根據權利要求1所述的一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料，其特征在于：以 質量百分比計，還包括5-15份硬脂酸鈉。6. 根據權利要求1所述的一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料，其特征在于：以 質量百分比計，還包括5-15份液晶ΕΡ。7. 根據權利要求1所述的一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料，其特征在于：以 質量百分比計，還包括5-10份阻燃劑。8. 根據權利要求1~7任一項所述的一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料，其特 征在于：該門窗型材由三部分構成，包括蓋板（1)、連接體（2)和聚氨酯發泡材料（3)，所述 的聚氨酯發泡材料（3 )通過注射發泡直接與連接體（2 )形成主體，所述的蓋板（1)與主體貼 合固定，所述的蓋板（1)為鋁合金蓋板，所述的連接體（2)為鋁合金或尼龍連接體。9. 一種生產如權利要求1所述的用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料的工藝，其特征 在于工藝步驟如下： 1) 將1〇〇份聚醚多元醇、5-20份乙烯基硅油、1-2份a硅烷偶聯劑、1. 5-2. 5份三乙醇 胺催化劑和20-30份水混合均勻，作為A組分；以60-90份二苯甲烷二異氰酸酯作為B組 分； 2) 調節A組分、B組分及模具的溫度15-25°C，混合后攪拌10-30秒，立即注入模具進 行自由發泡； 3) 進行熟化步驟，熟化溫度為40-60°C，熟化時間5-30分鐘。10. 根據權利要求9所述的一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料的制備方法，其 特征在于：步驟1)中的A組分還包括5-15份硬脂酸鈉或5-15份液晶EP或5-10份阻燃劑 中的一種或幾種。
【專利摘要】本發明公開了一種用于門窗型材的聚氨酯泡沫隔熱材料，其以重量百分比計，包括100份聚醚多元醇、60-90份二苯甲烷二異氰酸酯、5-20份乙烯基硅油、1-2份α硅烷偶聯劑、1.5-2.5份三乙醇胺催化劑和20-30份水。本發明打破傳統隔熱門窗型材運用穿條的方式來阻隔熱量的概念，采用高性能的聚氨酯泡沫材料將門窗兩側的熱量阻隔，可輕松實現整窗U值1.0以下，從而達到節能80%。本發明聚氨酯泡沫隔熱材料的門窗型材，具有便于維護、密封效果好、隔音效果好和強度高等優點。
【IPC分類】C08G18/67, C08J9/08, C08G18/18, C08G18/48, E06B3/263
【公開號】CN105713165
【申請號】CN201410719592
【發明人】陳林, 趙磊
【申請人】南京理工大學常熟研究院有限公司, 陳林