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CN109021548A - 一种冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板及其制备方法 - Google Patents

一种冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板及其制备方法 Download PDF

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CN109021548A
CN109021548A CN201810698929.4A CN201810698929A CN109021548A CN 109021548 A CN109021548 A CN 109021548A CN 201810698929 A CN201810698929 A CN 201810698929A CN 109021548 A CN109021548 A CN 109021548A
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thermal insulation
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邢小刚
黄建华
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NANJING HONGBAOLI NEW MATERIALS CO Ltd
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Abstract

本发明公开了一种冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板及其制备方法，所述聚氨酯保温板包括面层材料和基材，面层材料设置于基材的上、下表面，面层材料为纤维布或聚碳酸酯膜，所述基材由增强纤维、填料与聚氨酯硬泡发泡料反应而成，包括增强纤维0～60重量份、填料0～60重量份、聚氨酯硬泡发泡料40～80重量份。所得聚氨酯保温板燃烧性能等级不低于GB8624‑2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中的B2级。该冷藏库/箱用聚氨酯保温板兼具防水保温装饰，轻量化，强度高，一体成型可连续化生产，易于安装维修。

Description

一种冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板及其制备方法
技术领域
本发明属于冷链技术产业领域，具体涉及一种冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板及其制备方法。
背景技术
进入新世纪以来，农产品储运保鲜技术迅速发展，冷链物流发展环境和条件不断改善。而我国冷链物流体系尚未形成系统，鲜活农产品冷链流通的比例仍然偏低，冷链物流基础设施能力严重不足。历年来较多地区，特别是贫困地区，缺少冷藏库、保鲜库、冷藏车等基础设施，出现各种农产品严重滞销问题，造成了巨大的经济损失。
目前，冷藏库的库体面板、冷藏箱的箱体面板是以聚氨酯或聚苯乙烯泡沫塑料作为芯材，彩钢板、冷压板或不锈钢板等作为面层材料的夹芯板，一般采用整体箱泡经切割、胶粘制成，成本高，工厂制作效率低，并且存在切割粉尘污染以及胶粘剂有害气体释放等问题，不符合环保要求。
因此，开发一种兼具防水保温装饰，轻量化，强度高，可连续化生产，易于安装维修的冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板具有重要的应用价值。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种兼具防水保温装饰，轻量化，强度高，可连续化生产，易于安装维修的冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板及其制备方法。
本发明所采用的技术方案如下：
一种冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板，包括面层材料和基材，所述基材由增强纤维、填料与聚氨酯硬泡发泡料反应而成，包括以下重量份数的原料：增强纤维0～60份、填料0～60份、聚氨酯硬泡发泡料40～80份，所述增强纤维与所述填料不同时为0份；
所述增强纤维为长度为0.5～10mm的纤维短切丝；
所述填料为粒径为30～3000目的无机粒子；
所述面层材料设置于所述基材的上、下表面，所述面层材料为纤维布或聚碳酸酯膜中的一种。
本发明利用聚氨酯硬泡的反应型、热固性材料特性，直接在线完成纤维布或聚碳酸酯膜与聚氨酯硬泡一体成型，省略切割、胶粘步骤，可实现连续性生产，符合环保要求。采用纤维布或聚碳酸酯膜作为面层材料，替代钢材，实现成本降低、节约资源和轻量化共赢。
利用长度为0.5～10mm的短切纤维在基体内的无规则流动形成无定向分布，优化材料内的孔隙结构和数量，从而提高材料的强度。无机粒子填料的加入可以使材料的强度进一步提高。当添加增强纤维所得保温板的强度等符合应用要求，可不进一步添加无机粒子，反之亦然。若纤维或无机粒子填料过多添加会降低材料内聚力，易出现粉碎、开裂等问题，在上述限定的范围之内，纤维主要起承载作用，由于取向不同形成网状结构束缚聚氨酯硬泡基体，而填料无机粒子可以起到润滑的作用；另外相对无机粒子，纤维较为粗长，在其填充不到的区域，粒子可以填充，形成尺寸互补、功能互补，达到较好的协同效果，在所得材料达到高强度的同时，还可以提高材料的阻燃性能。
为了降低无机粒子对聚氨酯液体原料的吸附作用，实现无机粒子的均匀分散，从而发挥增强作用，所述无机粒子的粒径为30～3000目。当无机粒子的粒径较大，低于30目时，不能均匀分散，易在基体内产生缺陷，反而降低了材料的物理机械性能。但是如果粒径太小，高于3000目，颗粒间作用太强，无机粒子容易团聚，不利于材料强度的提高。本发明中，对聚氨酯硬泡发泡料几乎不吸附的无机粒子，选择粒径较小的材料；而对聚氨酯硬泡发泡料吸附多的无机粒子，选择粒径适当大一些的材料。
优选地，所述纤维布为玻璃纤维布、聚酯纤维布、聚丙烯纤维布、玄武岩纤维布、聚酯玻纤布、无纺布或人造草坪中的一种。上述纤维布能够经纬双向增强材料，具有良好的树脂渗透性，保证制得的保温板具有较高的机械强度，制成的卷材可与聚氨酯基材在线一体成型。
为了实现低成本下的增强效果，保证轻量化，优选地，所述纤维布的单位面积质量范围为100～550g/m2。
聚碳酸酯膜机械强度高，具有高抗弯韧性、非常好的尺寸稳定性，适宜与食品接触，可赋予所制的保温板很高的机械强度，制成的卷材可与聚氨酯基材在线一体成型。
此外，本领域技术人员可根据需要添加可选的其他组分来获得更佳的使用性能。例如，在面层材料外表面增加涂层或热转印图案来获得美观装饰性，可选用无毒、无异味、不污染食品的涂料，如丙烯酸涂层、氟碳涂层、PVC涂层等；为达到增强效果，可进一步在聚氨酯硬泡基材中添加格栅、钢丝网或网格布。
优选地，所述增强纤维为木纤维、竹纤维、碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、丙纶纤维中的任意一种或二种以上以任意比例组成的混合物。上述纤维材料能够发挥更好的增强作用和降本效应，与聚氨酯基体及填料的相容性较好。
优选地，所述无机粒子为石英砂、三氧化二锑、可膨胀石墨、红磷、硼砂、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙、金刚砂、石膏粉、石灰粉、滑石粉、海泡石粉、凹凸棒土、蒙脱土、高岭土、聚磷酸铵、膨胀珍珠岩、玻化微珠、空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠中的任意一种或二种以上以任意比例组成的混合物。
其具有的特点：上述无机粒子与聚氨酯基体具有相对更好的相容性，充分发挥无机粒子的增强作用，提高材料的尺寸稳定性、机械强度和阻燃性能。
本发明还提供了上述冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：将增强纤维与填料按比例配制成混合物，向混合物中加入聚氨酯硬泡发泡料，原料充分混合后浇注在基材的下表面的面层材料上，在所浇注的物料上覆盖基材的上表面的面层材料，进行层压固化，固化温度控制在30～60℃；最后，经熟化，制得冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板。
本发明所使用的聚氨酯硬泡发泡料均为现有技术中已知的组成及原料，可以包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、催化剂、泡沫稳定剂、阻燃剂、水和异氰酸酯。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
采用本发明的保温板，农户可利用自家已有闲置房屋改建或新建简易化冷藏库，加装制冷设备或者排风扇等，成本低、安装维修方便。当季从田间地头采摘下的农产品储存在自建冷藏库中，而轻量化冷藏车可实现农产品的快速配送，保证全程冷链不间断，实现温度可控、时效可控、品质可控。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1、本发明采用纤维布或聚碳酸酯膜为面层材料，采用增强纤维和无机粒子填料与聚氨酯硬泡发泡料反应制得聚氨酯保温板，所得聚氨酯保温板的密度为30～130kg/m3，兼具防水保温装饰，轻量化，强度高，连续化生产，易于安装维修的特点，适用作冷藏库、冷藏箱的面板或底板材料。
2、本发明的冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板以聚氨酯硬泡作为基材，保持较高的闭孔率、较细的泡孔，保证保温板的保温、防水性能，保温板的导热系数为22.0～30.5mW/(m·K)，体积吸水率≤3.0％。
3、本发明采用增强纤维和无机粒子填料增强聚氨酯硬泡基材，提高材料的强度、尺寸稳定性和阻燃性能，保温板的压缩强度≥0.16MPa，抗弯强度≥0.25MPa，尺寸稳定性(-30℃～70℃，48h)≤1.0％，燃烧性能等级不低于GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中的B2级。
4、本发明所选用的面层材料具有增强和保护作用，表面可涂覆涂料或转印图案来提高美观性。
5、本发明所采用的制备方法，工艺简单，可实现工业连续化生产，避免了粉尘及胶粘过程对环境的污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详述，而以下实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。
下述实施例中，密度的测定按GB/T6343-2009《泡沫塑料及橡胶表观密度的测定》进行。导热系数的测定按GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》进行。吸水率的测定按GB/T8810-2005《硬质泡沫塑料吸水率的测定》进行。压缩强度的测定按GB/T8813-2008《硬质泡沫塑料压缩性能的测定》进行。抗弯强度的测定按GB/T8812.2-2007《硬质泡沫塑料弯曲性能的测定第2部分弯曲强度和表观弯曲弹性模量的测定》进行。尺寸稳定性的测定按GB/T8811-2008《硬质泡沫塑料尺寸稳定性试验方法》进行。燃烧性能的测定按GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》进行。
实施例1
增强纤维的准备：取纤维长度0.5～6mm的芳纶纤维30重量份；
填料的准备：取140～200目石英砂20重量份，100～200目红磷5重量份，200目蒙脱土5重量份；
聚氨酯硬泡发泡料的准备：取聚酯多元醇HF-8730(华峰)75重量份，聚酯多元醇HF-86304(华峰)25重量份，二甲基环己胺4.5重量份，辛酸亚锡0.5重量份，HFC-365mfc9重量份，戊烷8重量份，水1.3重量份，磷酸三乙酯15重量份，三羟甲基氧化膦5重量份，泡沫稳定剂B8481(德固赛)2重量份，多苯基多亚甲基多异氰酸酯M50(Basf)232重量份；
增强纤维、填料与聚氨酯硬泡发泡料的重量比为30:30:40，将增强纤维与填料按比例配制成混合物，向混合物中加入聚氨酯硬泡发泡料。原料充分混合后，浇注在基材的下表面的面层材料玻璃纤维布(单位面积质量450g/m2)上，在所浇注的物料上覆盖基材的上表面的面层材料玻璃纤维布(单位面积质量450g/m2)，进行层压固化，固化时间15min，固化温度控制在50℃；最后，经熟化，制得冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板。
实施例2
增强纤维的准备：取纤维平均长度10mm的碳纤维5重量份，纤维平均长度5mm的玻璃纤维5重量份；
填料的准备：取180目石膏粉10重量份；
聚氨酯硬泡发泡料的准备：取聚醚多元醇HP2502(红宝丽)27重量份，聚酯多元醇HF-8730(华峰)73重量份，二甲基环己胺2重量份，三乙烯二胺1.6重量份，异辛酸钾-二丙二醇溶液0.4重量份，戊烷8重量份，HFC-245fa 7重量份，CO25重量份，水1.1重量份，磷酸三(2-氯丙基)酯25重量份，泡沫稳定剂B8460(德固赛)1.7重量份，多苯基多亚甲基多异氰酸酯PM-400(万华化学)258重量份；
增强纤维、填料与聚氨酯硬泡发泡料的重量比为10:10:80，将增强纤维与填料按比例配制成混合物，向混合物中加入聚氨酯硬泡发泡料。原料充分混合后浇注在基材的下表面的面层材料聚酯纤维布(单位面积质量550g/m2)上，在所浇注的物料上覆盖基材的上表面的面层材料玻璃纤维布(单位面积质量550g/m2)，进行层压固化，固化时间15min，固化温度控制在60℃；最后，经熟化，制得冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板。
实施例3
增强纤维的准备：取纤维平均长度5mm的玻璃纤维60重量份；
聚氨酯硬泡发泡料的准备：取聚醚多元醇H4110(红宝丽)100重量份，三乙醇胺2重量份，1,3,5-三(二甲氨基丙基)对称六氢三嗪1重量份，发泡剂水2重量份，水1.15重量份，磷酸二苯基异辛酯30重量份，泡沫稳定剂AK8830(美思德)1.8重量份，多苯基多亚甲基多异氰酸酯M20S(Basf)221重量份；
将增强纤维与聚氨酯硬泡发泡料按比例配制成混合物，增强纤维与聚氨酯硬泡发泡料的重量比为60:40。将混合物浇注在基材的下表面的面层材料聚碳酸酯膜(厚度0.5mm)上，在所浇注的物料上覆盖基材的上表面的面层材料聚碳酸酯膜(厚度0.5mm)，进行层压固化，固化时间20min，固化温度控制在40℃；最后，经熟化，制得冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板。
实施例4
增强纤维的准备：取纤维平均长度10mm的碳纤维10重量份，纤维长度0.5～6mm的芳纶纤维10重量份；
填料的准备：取2000目石灰粉10重量份，200～270目膨胀珍珠岩10重量份；
聚氨酯硬泡发泡料的准备：取聚酯多元醇PS-2502(Stepan)100重量份，二甲基环己胺3.5重量份，二丁基锡二月桂酸酯0.5重量份，HCFC-141b 23重量份，水0.7重量份，磷酸三(2-氯丙基)酯15重量份，甲基磷酸二甲酯10重量份，泡沫稳定剂AK8805(美思德)2.5重量份，多苯基多亚甲基多异氰酸酯M20S(Basf)241重量份；
增强纤维、填料与聚氨酯硬泡发泡料的重量比为20:20:60，将增强纤维与填料按比例配制成混合物，向混合物中加入聚氨酯硬泡发泡料。原料充分混合后浇注在基材的下表面的面层材料聚丙烯纤维布(单位面积质量350g/m2)上，在所浇注的物料上覆盖基材的上表面的面层材料聚丙烯纤维布(单位面积质量350g/m2)，进行层压固化，固化时间15min，固化温度控制在55℃；最后，经熟化，制得冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板。
实施例5
填料的准备：取40～70目石英砂43重量份，800目氢氧化镁12重量份，400目空心玻璃微珠5重量份；
聚氨酯硬泡发泡料的准备：取聚酯多元醇PS-2502A(Stepan)100重量份，季铵盐TMR-24.5重量份，异辛酸钾-二丙二醇溶液0.5重量份，发泡剂CO215重量份，水1.3重量份，磷酸三(2，3-二氯丙基)酯20重量份，泡沫稳定剂B8460(德固赛)1.5重量份，多苯基多亚甲基多异氰酸酯PM-200(万华化学)236重量份；
将填料与聚氨酯硬泡发泡料按比例配制成混合物，填料与聚氨酯硬泡发泡料的重量比为60:40。将混合物浇注在基材的下表面的面层材料玄武岩纤维布(单位面积质量200g/m2)上，在所浇注的物料上覆盖基材的上表面的面层材料人造草坪(单位面积质量100g/m2)，进行层压固化，固化时间17min，固化温度控制在45℃；最后，经熟化，制得冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板。
实施例6
增强纤维的准备：取纤维长度2～10mm的木纤维15重量份，纤维平均长度5mm的玻璃纤维5重量份；
填料的准备：取100目可膨胀石墨5重量份，200～270目氢氧化铝5重量份；
聚氨酯硬泡发泡料的准备：取聚醚多元醇HP3201(红宝丽)15重量份，聚醚多元醇HP2502(红宝丽)85重量份，2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚3.95重量份，二丁基锡二月桂酸酯0.55重量份，HCFC-141b 14重量份，戊烷8重量份，水0.6重量份，磷酸三乙酯20重量份，甲基膦酸二甲酯10重量份，泡沫稳定剂B8486(德固赛)2.5重量份，多苯基多亚甲基多异氰酸酯M200(锦湖三井)271重量份；
增强纤维、填料与聚氨酯硬泡发泡料的重量比为20:10:70，将增强纤维与填料按比例配制成混合物，向混合物中加入聚氨酯硬泡发泡料。原料充分混合后浇注在基材的下表面的面层材料无纺布(单位面积质量300g/m2)上，在所浇注的物料上覆盖基材的上表面的面层材料玻璃纤维布(单位面积质量300g/m2)，进行层压固化，固化时间14min，固化温度控制在55℃；最后，经熟化，制得冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板。
实施例7
增强纤维的准备：取纤维长度1.5～2.5mm的竹纤维10重量份，纤维平均长度10mm的聚酯纤维10重量份，纤维长度1～3mm的丙纶纤维20重量份；
填料的准备：取400目金刚砂9重量份，325目滑石粉1重量份；
聚氨酯硬泡发泡料的准备：取聚醚多元醇HP2502(红宝丽)23重量份，聚酯多元醇DM2003(北京德美)54重量份，聚酯多元醇PS-2402(Stepan)23重量份，2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚2.6重量份，异辛酸钾-二丙二醇溶液0.4重量份，HCFC-141b23重量份，水0.5重量份，磷酸三(2-氯丙基)酯30重量份，泡沫稳定剂AK8811(美思德)2重量份，多苯基多亚甲基多异氰酸酯M20S(Basf)238重量份；
增强纤维、填料与聚氨酯硬泡发泡料的重量比为40:10:50，将增强纤维与填料按比例配制成混合物，向混合物中加入聚氨酯硬泡发泡料。原料充分混合后浇注在基材的下表面的面层材料玄武岩纤维布(单位面积质量500g/m2)上，在所浇注的物料上覆盖基材的上表面的面层材料玄武岩纤维布(单位面积质量500g/m2)，进行层压固化，固化时间15min，固化温度控制在50℃；最后，经熟化，制得冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板。
实施例8
增强纤维的准备：取纤维平均长度5mm的玻璃纤维10重量份；
填料的准备：取200目硼砂5重量份，100目氢氧化钙15重量份，2000目海泡石粉10重量份，120目凹凸棒土5重量份，100目玻化微珠5重量份；
聚氨酯硬泡发泡料的准备：取聚酯多元醇DM2003(北京德美)100重量份，三乙醇胺3重量份，乙酸钾-乙二醇溶液0.5重量份，HFC-245fa 23重量份，水0.55重量份，甲基膦酸二甲酯25重量份，泡沫稳定剂AK8830(美思德)2.2重量份，多苯基多亚甲基多异氰酸酯M200(锦湖三井)231重量份；
增强纤维、填料与聚氨酯硬泡发泡料的重量比为10:40:50，将增强纤维与填料按比例配制成混合物，向混合物中加入聚氨酯硬泡发泡料。原料充分混合后浇注在基材的下表面的面层材料聚酯玻纤布(单位面积质量350g/m2)上，在所浇注的物料上覆盖基材的上表面的面层材料聚酯玻纤布(单位面积质量350g/m2)，进行层压固化，固化时间20min，固化温度控制在30℃；最后，经熟化，制得冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板。
对实施例1～8得到的冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板进行性能测试，其结果见表1：
表1 各例中冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板的性能评价
上述结果证明了本发明的冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板具有防水保温，轻量化，强度高，尺寸稳定，阻燃的特性，适合应用于冷藏库和冷藏箱等。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (6)

1.一种冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板，包括面层材料和基材，其特征在于：所述基材由增强纤维、填料与聚氨酯硬泡发泡料反应而成，包括以下重量份数的原料：增强纤维0～60份、填料0～60份、聚氨酯硬泡发泡料40～80份，所述增强纤维与所述填料不同时为0份；
所述增强纤维为长度为0.5～10mm的纤维短切丝；
所述填料为粒径为30～3000目的无机粒子；
所述面层材料设置于所述基材的上、下表面，所述面层材料为纤维布或聚碳酸酯膜中的一种。
2.根据权利要求1所述的冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板，其特征在于：所述纤维布为玻璃纤维布、聚酯纤维布、聚丙烯纤维布、玄武岩纤维布、聚酯玻纤布、无纺布或人造草坪中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板，其特征在于：所述纤维布的单位面积质量范围为100～550g/m2。
4.根据权利要求1所述的冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板，其特征在于：所述增强纤维为木纤维、竹纤维、碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、丙纶纤维中的任意一种或二种以上以任意比例组成的混合物。
5.根据权利要求1所述的冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板，其特征在于：所述无机粒子为石英砂、三氧化二锑、可膨胀石墨、红磷、硼砂、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙、金刚砂、石膏粉、石灰粉、滑石粉、海泡石粉、凹凸棒土、蒙脱土、高岭土、聚磷酸铵、膨胀珍珠岩、玻化微珠、空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠中的任意一种或二种以上以任意比例组成的混合物。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板的制备方法，其特征在于：包括顺序相接的如下步骤：将增强纤维与填料按比例配制成混合物，向混合物中加入聚氨酯硬泡发泡料，原料充分混合后浇注在基材的下表面的面层材料上，在所浇注的物料上覆盖基材的上表面的面层材料，进行层压固化，固化温度控制在30～60℃；最后，经熟化，制得冷藏库和冷藏箱用聚氨酯保温板。
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