用于低溫絕熱管道的聚氨酯硬泡絕熱保溫層及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高分子絕熱保溫材料技術領域，尤其涉及一種用于低溫絕熱管道 的聚氨酯硬泡絕熱保溫層及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 低溫絕熱分為非真空絕熱和真空絕熱兩大類，真空絕熱由于需要將絕熱空間抽成 真空，對于大型的低溫液體管道、儲罐等應用場合，其技術難度和可行性等方面都存在一定 的問題。所以在需要用到低溫液體管道、儲罐的工程中，廣泛采用的是非真空絕熱，即用低 溫絕熱材料填充或包扎在低溫管道上作為保溫層。那么絕熱材料和施工工藝就成為低溫絕 熱工程中的關鍵技術。目前主要使用聚異氰脲酸酯(PIR)作為保溫層的絕熱材料。
[0003] 聚異氰脲酸酯硬泡是由一種聚酯多元醇與異氰酸酯反應生成的一種泡沫體系，其 原理為：聚異氰脲酸酯是由不同牌號的聚酯多元醇按一定比例的配方混合，加入一定量的 催化劑、泡沫穩定劑、阻燃劑等，組成組合聚酯多元醇，再與過量的異氰酸酯(一般過量2-3 倍)在聚合催化劑的作用下生成聚異氰脲酸酯。
[0004] 聚異氰脲酸酯硬泡生產過程中的主要反應為：
[0005] (1)異氰酸酯和聚酯多元醇的反應RNCO+R'OH-RNHCOOR' ；
[0006] (2)異氰酸酯的三聚反應：
[0007]
[0008] (3)低溫絕熱工藝：用原料進行絕熱層的預制。PIR低溫絕熱結構一般由防銹層，防 潮層，保護層等組成。對碳鋼、鑄鐵、鐵素體合金鋼等材質的管道，清除表面鐵銹、油脂及污 垢后刷防銹底漆。絕熱層由PIR構成，是絕熱材料的主體，絕熱層絕熱材料要預制、切割、拼 接、捆綁，（需要多層使拼縫不重疊）、粘結劑的粘結，密封劑的涂抹。
[0009] 以上存在如下問題：（1)異氰脲酸酯(PIR)發泡反應的原料流動性差，產品脆性大， 粘結性不好。（2)PIR有急劇二次發泡的可能，會影響絕熱層的性能。（3)反應速度慢，后熟化 較晚。（4)工藝范圍較窄，（生產溫度高于60°C )生產較難控制。（5)由于發泡條件的苛刻，不 能采用現場發泡的工藝。（6)PIR需要廠家在車間對絕熱層進行預制，使運輸量大大增加，運 輸和搬運的過程中不可避免的造成成品的損壞而廢掉，既增加成本又污染了環境。（7)PIR 制備原料雖然聚酯多元醇價格較低，但異氰酸酯價格較高，而且反應中異氰酸酯的用量是 聚酯多元醇的2-3倍，所以整體價格較高。

【發明內容】

[0010] 為了解決上述存在的問題，本發明提供了一種能夠承受低溫絕熱環境的聚氨酯硬 泡(PUR)絕熱保溫層，其特征在于所述的聚氨酯硬泡能夠克服普通聚氨酯泡沫在熱傳遞溫 差很大的情況下易發生收縮、開裂、粉化現象的弊端，適宜作為大型的低溫液體管道、儲罐 等的保溫層絕熱材料。
[0011] -種用于低溫絕熱管道的聚氨酯硬泡絕熱保溫層，其特征在于，是由不同特性的 聚醚多元醇及聚酯多元醇按一定比例混合，與泡沫穩定劑、催化劑、阻燃劑等助劑及異氰酸 酯反應制備得到。
[0012] 所述聚氨酯硬泡層在生產過程中所涉及的主要反應為：
[0013] (1)多種聚醚多元醇與助劑充分混合形成特種組合聚醚多元醇；
[0014] (2)特種組合聚醚多元醇與異氰酸酯反應：
[0015]
[0016] 本發明的聚氨酯硬泡層的原料如下，按重量份數計：
[0017] (1)聚醚多元醇：
[0018] 雜醇基聚醚多元醇(羥值400-500mgK0H/g) 30-50份，
[0019] 其它聚醚多元醇(羥值400-420mgK0H/g) 5-25份；
[0020] (2)聚酯多元醇(羥值200-400mgK0H/g) 5-20份；
[00211 (3)助劑及發泡劑：
[0022] 交聯劑2-10份，
[0023] 泡沫穩定劑2-4份，
[0024] 催化劑1-7份，
[0025] 水 1-6 份，
[0026] 阻燃劑10-20份，
[0027]發泡劑10-20份；
[0028] (4)異氰酸酯 65-140份。
[0029] 按重量份數計，聚醚多元醇與聚酯多元醇：助劑及發泡劑：異氰酸酯= 1:0.6~ 1·2:1·3~1·6〇
[0030] 對于配方中所用聚醚多元醇與聚酯多元醇：
[0031 ] 所述雜醇基聚醚多元醇(羥值400-500mgK0H/g)是由木糖醇、山梨醇、甘露醇、季戊 四醇、衛矛醇、環氧乙烷、環氧丙烷按15:12:7:3:1:4:3的重量比混合，由氫氧化鉀做催化劑 并在100°C_130°C條件下反應而成的；
[0032] 所述其它聚醚多元醇(羥值400-420mgK0H/g)選取甘油基環氧乙烷聚醚多元醇、蔗 糖基環氧乙烷聚醚多元醇、甘油基環氧丙烷聚醚多元醇、蔗糖基環氧丙烷聚醚多元醇中的 兩種或二種；
[0033]所述聚酯多元醇(羥值200-400mgK0H/g)選取苯酐聚酯多元醇、二甘醇聚酯多元醇 中的一種或兩種；
[0034]對于配方中所用助劑及發泡劑：
[0035]所述交聯劑選取二甘醇、丙二醇、三乙醇胺中的兩種或三種；
[0036]所述泡沫穩定劑選取有機硅表面活性劑；
[0037]所述催化劑為非金屬催化劑，選取二甲基己胺、二甲基芐胺、三乙基二胺（33%的 丙二醇溶劑）中的兩種或三種；
[0038]所述水選取蒸餾水、去離子水中的一種或兩種；
[0039]所述阻燃劑包括但不僅限于三(β-氯乙基磷酸酯）、甲基膦酸二甲酯；
[0040] 所述發泡劑優選取一氟二氯乙烷141b、五氟丁烷365mfc中的一種或兩種。
[0041]所述異氰酸酯選取二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、甲苯-2,4_二異氰酸酯（TDI)中 的一種或兩種。
[0042] 上述適用于低溫絕熱管道的聚氨酯硬泡絕熱保溫層的制備方法，采用現場發泡， 具體步驟為：
[0043] (1)常溫下，對管道進行打壓、試漏、除銹；
[0044] (2)緩沖層制備:常溫下，在管道上纏玻璃布3-5層，以給管道熱脹冷縮預留緩沖空 間；
[0045] (3)聚氨酯硬泡絕熱層制備:在緩沖層外固定模具，在反應釜中混合聚醚多元醇、 聚酯多元醇、助劑及發泡劑，與異氰酸酯在常溫下機械攪拌并迅速注入模具中，一體發泡15 分鐘，形成防腐絕熱的聚氨酯硬泡絕熱層；
[0046] (4)樹脂保護層制備:常溫下，在聚氨酯硬泡保溫層外部纏繞玻璃布5-10層，刷樹 月旨，以加固并保護聚氨酯絕熱層；
[0047] (5)鋁皮保護層制備：常溫下，在樹脂保護層外部包裹一層鋁皮，以保護低溫絕熱 管道防火。
[0048] 有益效果：
[0049] 相對于PIR的不足，PUR具有很強的優勢：（1)原料發泡具有很好的流動性，成品不 脆粘結性好；（2)PUR沒有發生二次反應的可能，后熟化快；（3)反應速度空間很大，可根據現 場需要任意調整；（4)反應時需要料溫20~30°C，環境溫度20~45°C，工藝溫度范圍容易控 制；（5)可以采用現場發泡工藝，降低了運輸成本；（6)反應過程中不需要過量的異氰酸酯， 原料總成本低于PIR原料總成本(7)能夠承受絕熱環境及-195Γ甚至更低的溫度，適用于大 型的低溫液體管道、儲罐等應用場合。
【具體實施方式】
[0050] 實施例1:
[0051 ] -種聚氨酯硬泡(PUR)材料，聚氨酯硬泡材料原料的組成，由以下組分構成：
[0052] (1)聚醚多元醇，
[0053] 雜醇基聚醚多元醇(羥值400-500mgK0H/g) 30份，
[0054] 甘油基環氧乙烷聚醚多元醇(羥值400-420mgK0H/g) 2份，
[0055]蔗糖基環氧丙烷聚醚多元醇(羥值400-420mgK0H/g) 3份；
[0056] 其中，所述雜醇基聚醚多元醇（羥值400-500mgK0H/g)是由木糖醇10份、山梨醇7 份、甘露醇4份、季戊四醇2份、衛矛醇0.7份、環氧乙烷5份、環氧丙烷1.3份混合并在130°C條 件下以氫氧化鉀為催化劑反應而成的；
[0057] (2)苯酐聚酯多元醇(羥值200-400mgK0H/g) 5份；
[0058] (3)助劑及發泡劑，
[0059] 二甘醇1份，丙二醇1份，
[0060] 有機硅表面活性劑2份，
[0061]二甲基己胺0.5份，二甲基芐胺0.5份，
[0062]蒸餾水1份，
[0063] 三(β-氯乙基磷酸酯）10份，
[0064] -氟二氯乙烷141b 10份；
[0065] (4)二苯基甲烷二異氰酸酯(M