CN110003527A - 改性气凝胶、硬质聚氨酯泡沫及其制备方法、电器 - Google Patents

改性气凝胶、硬质聚氨酯泡沫及其制备方法、电器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了改性气凝胶、硬质聚氨酯泡沫及其制备方法、电器。具体的，本发明提出了一种制备硬质聚氨酯泡沫的方法，包括：制备改性气凝胶：将含有官能团的高分子树脂配置成高分子树脂溶液，并将气凝胶原料与所述高分子树脂溶液混合反应，以获得所述改性气凝胶；发泡机将预制体与多异氰酸酯混合进行发泡，以便获得所述硬质聚氨酯泡沫，其中，所述预制体包括发泡剂以及组合聚醚多元醇，所述组合聚醚多元醇和所述多异氰酸酯中的至少之一，添加有所述改性气凝胶。由此，该方法制备的硬质聚氨酯泡沫的导热系数较低，综合性能良好。

Description

改性气凝胶、硬质聚氨酯泡沫及其制备方法、电器
技术领域
本发明涉及材料领域，具体地，涉及改性气凝胶、硬质聚氨酯泡沫及其制备方法、电器。
背景技术
硬质聚氨酯泡沫因其优良的保温性能、力学性能以及耐化学品性能等，被广泛应用于冰箱、冷柜、热水器等家电产品以及其他需要绝热保温的产品上。当硬质聚氨酯泡沫应用于家电产品时，其主要功能是在家电产品的内胆和外壳之间起到隔热效果，同时兼具一定强度的支撑作用。硬质聚氨酯泡沫一般由多异氰酸酯、组合聚醚多元醇、发泡剂以及催化剂、泡沫稳定剂等添加剂为原料，经过手工或高压发泡机发泡制成。硬质聚氨酯泡沫的密度(即硬质聚氨酯泡沫内部的泡孔以及泡孔中所包含的气体等)是影响其绝热性能等的重要因素。
气凝胶是经过特殊工艺过程脱去大部分溶剂后形成的一种内部液体含量比固体含量少得多，或者内部空间网络结构中充满气体介质的物质。气凝胶具有极高孔洞率、极低的密度、高比表面积、超高孔体积率。气凝胶的纳米网络结构可有效限制局域热量的传导。因此，将气凝胶应用于现有的制备硬质聚氨酯泡沫的工艺中，可以降低硬质聚氨酯泡沫的导热系数，提高硬质聚氨酯泡沫的绝热性能等。
然而，目前的气凝胶、硬质聚氨酯泡沫及其制备方法、电器还有待改进。
发明内容
本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：
发明人发现，目前将无机气凝胶应用在制备硬质聚氨酯泡沫的原料中时，难以较好地提高硬质聚氨酯泡沫的绝热性能。发明人通过深入研究以及大量实验发现，这是由直接在发泡料中添加无机气凝胶粒子，气凝胶粒子容易团聚，并且气凝胶粒子和其他有机分子之间的相容性较差造成的。由于无机气凝胶粒子(例如常用的硅系气凝胶等)自身的小尺寸效应，使其具有很高的表面能，因此，直接在发泡料中添加无机气凝胶，很难得到单分散气凝胶粒子，气凝胶粒子容易团聚，而气凝胶粒子在发泡料中的团聚将影响其纳米网络结构以及其孔隙率等，将会导致其功能失效，即不能较好地提高硬质聚氨酯泡沫的空隙率等，不能较好地提高硬质聚氨酯泡沫的绝热性能。并且，无机气凝胶粒子和形成该硬质聚氨酯泡沫的其他有机分子之间的相容性较差，会影响该硬质聚氨酯泡沫的强度等机械性能。因此，如果能提出一种新的改性气凝胶及其制备方法，将该改性气凝胶添加到发泡料中后，可以防止气凝胶粒子的团聚，增强无机/有机两相之间的相容性，则可以较好地降低该硬质聚氨酯泡沫的导热系数，提高该硬质聚氨酯泡沫的使用性能，将能在很大程度上解决上述问题。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备硬质聚氨酯泡沫的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：制备改性气凝胶：将含有官能团的高分子树脂配置成高分子树脂溶液，并将气凝胶原料与所述高分子树脂溶液混合反应，以获得所述改性气凝胶；发泡机将预制体与多异氰酸酯混合进行发泡，以便获得所述硬质聚氨酯泡沫，其中，所述预制体包括发泡剂以及组合聚醚多元醇，所述组合聚醚多元醇和所述多异氰酸酯中的至少之一，添加有所述改性气凝胶。由此，该方法可以简便地制得利用高分子树脂改性的气凝胶，并将其用于制备硬质聚氨酯泡沫，并且该改性气凝胶具有良好的分散性和有机相容性，可降低利用该方法所制备的硬质聚氨酯泡沫的导热系数，并且该硬质聚氨酯泡沫的机械性能良好。
根据本发明的实施例，形成所述硬质聚氨酯泡沫的原料包括：100-150重量份的所述多异氰酸酯，100重量份的所述组合聚醚多元醇，以及5-20重量份的所述改性气凝胶。由此，多异氰酸酯、组合聚醚多元醇以及该改性气凝胶的添加量在上述范围时，可以制得导热系数较低的硬质聚氨酯泡沫，并且该硬质聚氨酯泡沫的机械性能良好，提高了该硬质聚氨酯泡沫的使用性能。
根据本发明的实施例，在所述多异氰酸酯或者所述组合聚醚多元醇中添加所述改性气凝胶时，混合温度为20-35℃，混合时间为1-3.5h。由此，可以将该改性气凝胶和多异氰酸酯或者组合聚醚多元醇较好的混合，有助于后续通过发泡制备硬质聚氨酯泡沫。
根据本发明的实施例，所述发泡机进行发泡时，发泡温度为18±2℃，所述发泡机的枪头压力为1.3-1.4MPa。由此，可以制得性能良好的硬质聚氨酯泡沫。
根据本发明的实施例，所述高分子树脂含有的所述官能团包括羧基，所述气凝胶原料包括硅系气凝胶，且所述硅系气凝胶含有羟基。由此，可以高分子树脂的羧基和该含有羟基的硅系气凝胶可以发生酯化反应，可以使无机气凝胶和高分子树脂键合，从而该改性后的气凝胶用于制备硬质聚氨酯泡沫时，改性气凝胶具有良好的分散性和有机相容性，可降低所制备的硬质聚氨酯泡沫的导热系数，并且不影响该硬质聚氨酯泡沫的机械性能等。
根据本发明的实施例，所述高分子树脂包括丙烯酸树脂。由此，进一步提高了该硬质聚氨酯泡沫的使用性能。
根据本发明的实施例，所述制备改性气凝胶进一步包括：(1)将所述气凝胶原料与所述高分子树脂溶液混合并搅拌，以便形成混合液，其中，所述气凝胶原料和所述高分子树脂的质量之比为1：(0.1-0.3)，并将所述混合液的pH调至中性；(2)将所述混合液加热至回流，搅拌进行反应。由此，该该改性气凝胶中的高分子树脂和无机气凝胶粒子的含量在上述范围时，可以较好地防止该改性气凝胶的团聚，提高该改性气凝胶的有机相容性，又不影响利用该改性气凝胶制备的硬质聚氨酯泡沫的机械性能等；并且，该方法有利于包含羧基的高分子树脂和表面带有羟基的硅系气凝胶发生酯化反应，较好地合成该改性气凝胶。
根据本发明的实施例，所述组合聚醚多元醇的粘度为3000-7000mPa.s。由此，该组合聚醚多元醇的粘度在上述范围中时，进一步提高了制备的硬质聚氨酯泡沫的综合性能。
根据本发明的实施例，所述多异氰酸酯中的异氰酸根的含量为29-32.5％，所述多异氰酸酯的平均官能度为2.5～3.2，所述多异氰酸酯的粘度为150-500mPa.s。由此，进一步提高了制备的硬质聚氨酯泡沫的综合性能。
根据本发明的实施例，所述预制体进一步包括：1-2重量份的复合催化剂；1-2.5重量份的表面活性剂；以及1.5-2.5重量份的水；所述发泡剂包括12-20重量份的多元混合发泡剂，所述多元混合发泡剂包括：8-15重量份的环戊烷；0-3重量份的异戊烷；0-3重量份的HFC-134a；0-3重量分的HFC-152a；0-6重量份的HFC-245fa；0-6重量份的HCFO-1233zd以及0-8重量份的HFO-1336mzz。由此，进一步提高了该制备的硬质聚氨酯泡沫的综合性能。
根据本发明的实施例，所述硬质聚氨酯泡沫的导热系数不大于17.5mW/m·k。由此，该硬质聚氨酯泡沫的导热系数较低，使用性能良好。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种改性气凝胶。根据本发明的实施例，所述改性气凝胶是由前面所述的方法制备的。由此，该改性气凝胶具有前面所述的方法所制备的气凝胶所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该利用该改性气凝胶制备硬质聚氨酯泡沫时，可以较好地降低硬质聚氨酯泡沫的导热系数。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种硬质聚氨酯泡沫。根据本发明的实施例，所述硬质聚氨酯泡沫是由前面所述的方法制备的。由此，该硬质聚氨酯泡沫具有前面所述的方法所制备的硬质聚氨酯泡沫所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该硬质聚氨酯泡沫的导热系数较低，并且机械性能良好。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种电器。根据本发明的实施例，该电器包括前面所述的硬质聚氨酯泡沫。由此，该电器具有前面所述的硬质聚氨酯泡沫所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该电器耗能低，节能环保，且使用成本低。
附图说明
图1显示了根据本发明一个实施例的制备硬质聚氨酯泡沫的方法流程图；以及
图2显示了根据本发明一个实施例的制备改性气凝胶的方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备硬质聚氨酯泡沫的方法。根据本发明的实施例，该方法中首先利用高分子树脂对无机气凝胶进行改性，以获得改性气凝胶，然后将该改性气凝胶添加到多异氰酸酯以及组合聚醚多元醇的至少之一中，后续通过发泡机进行发泡，以便制得硬质聚氨酯泡沫。该改性后的气凝胶具有良好的分散性和有机相容性，可降低利用该方法制备的硬质聚氨酯泡沫的导热系数，并且不影响该硬质聚氨酯泡沫的机械性能等，因此，该方法所制备的硬质聚氨酯泡沫具有良好的绝热性能和使用性能。
根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括：
S100：制备改性气凝胶
在该步骤中，首先制备改性气凝胶。根据本发明的实施例，参考图2，该方法可以进一步包括以下步骤：
S110：提供气凝胶原料
在该步骤中，提供气凝胶原料。根据本发明的实施例，气凝胶原料可以包括无机气凝胶，可以包括极性气凝胶、非极性气凝胶等。具体的，该气凝胶原料可以包括硅系气凝胶，可以包括表面具有羟基的硅系气凝胶等，例如表面具有羟基的二氧化硅气凝胶等。该气凝胶原料具有极高孔洞率、极低的密度、高比表面积、超高孔体积率。并且，该气凝胶原料表面的羟基可在后续步骤中和高分子树脂键合。
S120：获得高分子树脂溶液
在该步骤中，将含有官能团的高分子树脂配置成高分子树脂溶液。根据本发明的实施例，该高分子树脂含有的官能团的种类不受特别限制，只要能和气凝胶原料所含有的官能团例如羟基发生化学反应即可。具体的，该高分子树脂含有的官能团可以包括羧基。具体的，可以将包含羧基的高分子树脂溶于溶剂中，加热搅拌至该包含羧基的高分子树脂完全溶解，以便获得包含羧基的高分子树脂溶液。根据本发明的实施例，该包含羧基的高分子树脂的具体类型不受特别限制，例如可以为丙烯酸树脂等。具体的，可以以二甲苯作为溶剂，向其中加入适量的丙烯酸树脂，并进行加热搅拌，使丙烯酸树脂充分溶解，获得包含羧基的高分子树脂溶液。
S130：将气凝胶原料和高分子树脂溶液混合，获得混合液
在该步骤中，将前面步骤中提供的气凝胶原料以及获得的高分子树脂溶液混合并搅拌，使其混合均匀，形成混合液，并将该混合液的pH调至中性。根据本发明的实施例，如前所述，可以将一定量的气凝胶原料加入前面所述的高分子树脂溶液中，并搅拌混合均匀，然后加入适量的浓盐酸，将混合液的pH调至中性。具体的，混合液中的气凝胶原料和高分子树脂的质量比可以为1：(0.1-0.3)，具体的，可以为1:0.12，可以为1:0.12，可以为1:0.2，可以为1:0.25等。由此，该该改性气凝胶中的高分子树脂和无机气凝胶粒子的含量在上述范围时，可以较好地防止该改性气凝胶的团聚，提高该改性气凝胶的有机相容性，又不影响利用该改性气凝胶制备的硬质聚氨酯泡沫的机械性能等。
S140：将所述混合液加热至回流，搅拌进行反应
在该步骤中，将前面步骤中的混合液加热至回流，搅拌进行反应。根据本发明的具体实施例，该过程中，保持混合液持续回流(例如当该混合液中的溶剂为二甲苯时，可加热至二甲苯持续回流)，高分子树脂中的羧基和硅系气凝胶中的羟基可以发生酯化反应，可以使无机气凝胶和高分子树脂键合，以便形成改性气凝胶。具体的，反应时间可以为6-10h，即该混合液可持续回流6-10h进行反应。
S150：进行后处理，获得改性气凝胶
在该步骤中，对前面步骤中回流反应后的混合液进行后处理，获得改性气凝胶。根据本发明的实施例，该后处理可以包括冷却、离心、烘干等步骤，具体的，可以将上述反应完的混合液进行冷却，将冷却后的混合浆料经离心洗涤除去溶剂，直至上层清液澄清，收集离心后的气凝胶，烘干，即得到根据本发明实施例的改性气凝胶。
S200：添加改性气凝胶
在该步骤中，将前面步骤中所制备的改性气凝胶添加至多异氰酸酯以及组合聚醚多元醇的至少之一中。具体的，将改性气凝较和多异氰酸酯或者组合聚醚多元醇进行混合时，该混合过程可以在惰性气体例如氮气氛围中进行，混合温度可以为20-35℃，混合时间可以为1-3.5h。由此，可以将该改性气凝胶和多异氰酸酯，或者将该改性气凝胶和组合聚醚多元醇较好的混合，有助于后续通过发泡制备硬质聚氨酯泡沫。根据本发明的实施例，组合聚醚多元醇的具体组成不受特别限制，具体的，组合聚醚多元醇的羟值可以为350-500mgKOH/g。由此，该组合聚醚多元醇的羟值在上述范围中时，可以兼顾该硬质聚氨酯泡沫的绝热性能和机械性能，提高了该硬质聚氨酯泡沫的综合性能。根据本发明的实施例，组合聚醚多元醇的粘度为3000-7000mPa.s，具体的，可以为3000mPa.s，可以为4000mPa.s，可以为5000mPa.s，可以为6000mPa.s，可以为7000mPa.s等。。由此，该组合聚醚多元醇的粘度在上述范围中时，进一步提高了该硬质聚氨酯泡沫的综合性能。需要说明的是，将改性气凝胶加入该制备硬质聚氨酯泡沫的原料中时，该改性气凝胶的加入会增大整个原料的粘度，因此，该组合聚醚多元醇的粘度可以较低，以便整个原料的粘度适中，具体的，组合聚醚多元醇的粘度优选3000-5000mPa.s。由此，组合聚醚多元醇的粘度在上述范围中时，所制得的硬质聚氨酯泡沫不仅导热系数较低，而且机械性能等不会受改性气凝胶加入的影响。
根据本发明的实施例，多异氰酸酯的具体种类以及分子量不受特别限制，例如可以为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。根据本发明的实施例，多异氰酸酯中的异氰酸根的含量可以为29-32.5％，例如可以为30％，可以为31％等；多异氰酸酯的平均官能度可以为2.5～3.2，例如可以为2.6，可以为2.7，可以为2.8，可以为2.9，可以为3.0，可以为3.1等；多异氰酸酯的粘度可以为150-500mPa.s，例如可以为200mPa.s，可以为300mPa.s，可以为360mPa.s，可以为400mPa.s等。由此，进一步提高了该硬质聚氨酯泡沫的综合性能。
S300：获得预制体
在该步骤中，将发泡剂加入前面所述的组合聚醚多元醇或者添加了改性气凝胶的组合聚醚多元醇中并混合均匀，以便形成预制体。
S400：发泡机进行混合发泡，获得硬质聚氨酯泡沫
在该步骤中，发泡机将多异氰酸酯和前面步骤中的包括改性气凝胶的预制体混合进行发泡，或者发泡机将添加了改性气凝胶的多异氰酸酯和前面步骤中的预制体混合进行发泡，以便获得硬质聚氨酯泡沫。
根据本发明的实施例，利用发泡机进行发泡时，发泡温度(即多异氰酸酯和预制体的温度)可以为18±2℃，发泡机的枪头压力可以为1.3-1.4MPa。由此，可以制得性能良好的硬质聚氨酯泡沫。
根据本发明的实施例，形成该硬质聚氨酯泡沫的原料可以包括：100-150重量份的多异氰酸酯，100重量份的组合聚醚多元醇，以及5-20重量份的前面所述的改性气凝胶。由此，多异氰酸酯、组合聚醚多元醇以及该改性气凝胶的添加量在上述范围时，可以制得导热系数较低的硬质聚氨酯泡沫，并且该硬质聚氨酯泡沫的机械性能良好，提高了该硬质聚氨酯泡沫的使用性能。根据本发明的实施例，上述原料所制得的硬质聚氨酯泡沫的导热系数不大于17.5mW/m·k，比不加该改性气凝胶的硬质聚氨酯泡沫的导热系数降低了0.5～2.0mW/m·k，由此，该硬质聚氨酯泡沫的导热系数较低，该硬质聚氨酯泡沫的绝热性能良好。
根据本发明的实施例，形成硬质聚氨酯的原料包括：100-150重量份的多异氰酸酯，100重量份的组合聚醚多元醇，以及5-20重量份的前面所述的改性气凝胶时，预制体中的发泡剂可以包括12-20重量份的多元混合发泡剂。由此，进一步提高了该硬质聚氨酯泡沫的综合性能。并且，该多元混合发泡剂可以包括：8-15重量份的环戊烷；0-3重量份的异戊烷；0-3重量份的HFC-134a；0-3重量分的HFC-152a；0-6重量份的HFC-245fa；0-6重量份的HCFO-1233zd以及0-8重量份的HFO-1336mzz。由此，进一步提高了该硬质聚氨酯泡沫的综合性能。根据本发明的实施例，预制体可以进一步包括：1-2重量份的复合催化剂；1-2.5重量份的表面活性剂；以及1.5-2.5重量份的水。由此，进一步提高了该硬质聚氨酯泡沫的综合性能。根据本发明的实施例，复合催化剂可以包括起泡催化剂、凝胶催化剂和三聚催化剂中的一种或多种。根据本发明的实施例，表面活性剂可以包括离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂中的至少一种。由此，进一步提高了该硬质聚氨酯泡沫的综合性能。综上可知，该方法可以简便地制得利用高分子树脂改性的气凝胶，该改性气凝胶具有良好的分散性和有机相容性，可降低制备的硬质聚氨酯泡沫的导热系数，并且不影响该硬质聚氨酯泡沫的机械性能等。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种改性气凝胶。根据本发明的实施例，所述改性气凝胶是由前面所述的方法制备的。由此，该改性气凝胶具有前面所述的方法所制备的气凝胶所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该利用该改性气凝胶制备硬质聚氨酯泡沫时，可以较好地降低硬质聚氨酯泡沫的导热系数。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种硬质聚氨酯泡沫。根据本发明的实施例，该硬质聚氨酯泡沫是利用前面所述的方法制备的。由此，该硬质聚氨酯泡沫具有前面所述的方法所制备的硬质聚氨酯泡沫的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该硬质聚氨酯泡沫的导热系数较低，并且机械性能良好。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种电器。根据本发明的实施例，该电器包括前面所述的硬质聚氨酯泡沫。具体的，该电器可以为冰箱、冷柜、热水器等。由此，该电器具有前面所述的硬质聚氨酯泡沫所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该电器耗能低，节能环保，且使用成本低。
下面将通过具体实施例来说明根据本发明实施例的复合材料的组成和综合性能。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市面购获得的常规产品。
实施例1改性气凝胶M的制备
向500mL四口瓶中加入150g二甲苯和6g丙烯酸树脂，加热搅拌至丙烯酸树脂充分溶解后，加入50g二氧化硅气凝胶，搅拌混合均匀后，加入适量浓盐酸将混合浆料调至中性。继续搅拌加热，使混合物回流6h后冷却出料。将冷却后的混合浆料经离心洗涤除去溶剂，直至上层清液澄清。收集离心后的气凝胶，烘干，得到丙烯酸树脂改性的气凝胶M。
实施例2添加改性气凝胶M的硬质聚氨酯泡沫M1的制备
(1)将实施例1中制备的改性气凝胶M添加到多亚甲基多苯基多异氰酸酯中，其中，改性气凝胶M和多亚甲基多苯基多异氰酸酯的重量份之比为5:100，控制料温20～35℃，氮气氛围中搅拌1～2.5小时，得到A组分。其中，该多亚甲基多苯基多异氰酸酯中，甲苯二异氰酸酯及其预聚物NCO质量含量为30％，粘度为200mPa·s。
(2)在预混***反应釜中加入组合聚醚多元醇，复合催化剂，水以及表面活性剂，进行混合，混合时的温度控制在35～40℃，并加压至0.25MPa，进行搅拌，然后加入发泡剂，升压至0.4MPa，搅拌1～1.5h，得到预制体(B组分)，B组分的组合聚醚多元醇中，三羟甲基丙烷与聚醚多元醇的质量比为15:85，所用的聚醚多元醇的羟值为370mgKOH/g，粘度为4500mPa·s，官能度为3。B组分中还包含2份HFC-134a、6份HFC-245fa、2份反式HCFO-1233zd。
将上述A、B组分经高压发泡机按照1.20:1的质量比混合均匀后发泡成型。其中发泡条件为控制A、B两组分温度18±2℃，枪头压力1.3～1.4MPa。制得添加改性气凝胶的硬质聚氨酯泡沫。
实施例3添加改性气凝胶M的硬质聚氨酯泡沫M2的制备
其他操作方式同实施例2，所不同的是在实施例2的步骤(1)中，改性气凝胶和多亚甲基多苯基多异氰酸酯的重量份之比为10:100。
实施例4改性气凝胶N的制备
其他操作方式同实施例1，所不同的是加入的丙烯酸树脂的质量为6g，加入的二氧化硅气凝胶的质量为30g。
实施例5添加改性气凝胶N的硬质聚氨酯泡沫N1的制备
其他操作方式同实施例2，所不同的是在实施例2的步骤(1)中，加入的改性气凝胶为实施例4制备的改性气凝胶N，且改性气凝胶N和多亚甲基多苯基多异氰酸酯的重量份之比为5:100。
对比例1未添加改性气凝胶的硬质聚氨酯泡沫的制备
其他步骤同实施例2，所不同的是，A组分仅包含多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
绝热性能测试
对实施例2、实施例3、实施例5以及对比例1中所制备的硬质聚氨酯泡沫进行导热性能测试。硬质聚氨酯泡沫制备后24小时内，从模塑部分的中心切割泡沫样品，并在切割后立即对样品进行测定，测试方法是根据ISO12939-01/DIN 52612，采用EKO HC-074-200导热仪在平均温度10℃(上板2℃，下板18℃)下测定硬质聚氨酯泡沫的导热系数，单位为mW/m·k。通过测试可知，实施例2、实施例3、实施例5中所制备的硬质聚氨酯泡沫的导热系数均低于对比例1，例如测得实施例2中的硬质聚氨酯泡沫的导热系数为17.29mW/m.K，测得实施例3中的硬质聚氨酯泡沫的导热系数为17.01mW/m.K，测得实施例5中的硬质聚氨酯泡沫的导热系数为17.11mW/m.K，而对比例1中的硬质聚氨酯泡沫的导热系数为18.65mW/m.K。说明了根据本发明实施例的添加改性气凝胶的硬质聚氨酯泡沫的导热系数比未添加改性气凝胶的硬质聚氨酯泡沫的导热系数低0.5-2mW/m.K，由此，该硬质聚氨酯泡沫的导热系数较低，该硬质聚氨酯泡沫的绝热性能良好。
并且，通过对比实施例2和实施例3的测试结果可知，形成硬质聚氨酯泡沫的原料中，改性气凝胶和多亚甲基多苯基多异氰酸酯的重量份之比在一定范围内(例如前面所述的形成该硬质聚氨酯泡沫的原料包括：100-150重量份的多异氰酸酯，100重量份的组合聚醚多元醇，以及5-20重量份的前面所述的改性气凝胶)，改性气凝胶和多亚甲基多苯基多异氰酸酯的重量份之比越大，即改性气凝胶的添加量越多，形成的硬质聚氨酯泡沫的导热系数越低，进一步说明了改性气凝胶的添加可以降低形成的硬质聚氨酯泡沫的导热系数。
并且，通过对比实施例2和实施例5的测试结果可知，当改性气凝胶表面接枝的丙烯酸树脂含量在一定范围内(例如前面所述的混合液中的气凝胶原料和高分子树脂的质量比为1：(0.1-0.3))，改性气凝胶表面接枝的丙烯酸树脂含量越高时，改性气凝胶在组合聚醚当中的分散性越好，从而可以更大限度的限制局域热量的传导，降低硬质聚氨酯泡沫的导热系数。
机械性能测试
对实施例2、实施例3、实施例5以及对比例1中所制备的硬质聚氨酯泡沫进行机械性能测试。压缩强度的测定方法：根据DIN53421-06-84，采用日本岛津AGS-J测定，单位Kpa。测试结果表明，实施例2、实施例3以及实施例5中所制备的硬质聚氨酯泡沫的压缩强度均优于对比文件1中所制备的硬质聚氨酯泡沫，例如，实施例2中所制备的硬质聚氨酯泡沫的压缩强度为216.36KPa，对比例1中所制备的硬质聚氨酯泡沫的压缩强度为130.85KPa。
综上可知，根据本发明实施例的添加改性气凝胶的硬质聚氨酯泡沫的机械性能比未添加改性气凝胶的硬质聚氨酯泡沫的机械性能好，说明添加改性及凝胶不会影响该硬质聚氨酯泡沫的机械性能，且该硬质聚氨酯泡沫具有良好的绝热性能，该硬质聚氨酯泡沫综合性能良好。
以上详细描述了本发明的实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种制备硬质聚氨酯泡沫的方法，其特征在于，包括：
制备改性气凝胶：将含有官能团的高分子树脂配置成高分子树脂溶液，并将气凝胶原料与所述高分子树脂溶液混合反应，以获得所述改性气凝胶；
发泡机将预制体与多异氰酸酯混合进行发泡，以便获得所述硬质聚氨酯泡沫，其中，
所述预制体包括发泡剂以及组合聚醚多元醇，所述组合聚醚多元醇和所述多异氰酸酯中的至少之一，添加有所述改性气凝胶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述硬质聚氨酯泡沫的原料包括：
100-150重量份的所述多异氰酸酯，
100重量份的所述组合聚醚多元醇，以及
5-20重量份的所述改性气凝胶。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述多异氰酸酯或者所述组合聚醚多元醇中添加所述改性气凝胶时，混合温度为20-35℃，混合时间为1-3.5h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发泡机进行发泡时，发泡温度为18±2℃，所述发泡机的枪头压力为1.3-1.4MPa。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高分子树脂含有的所述官能团包括羧基，所述气凝胶原料包括硅系气凝胶，且所述硅系气凝胶含有羟基；
任选地，所述高分子树脂包括丙烯酸树脂。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述制备改性气凝胶进一步包括：
(1)将所述气凝胶原料与所述高分子树脂溶液混合并搅拌，以便形成混合液，其中，所述气凝胶原料和所述高分子树脂的质量比为1：(0.1-0.3)，并将所述混合液的pH调至中性；
(2)将所述混合液加热至回流，搅拌进行反应。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组合聚醚多元醇的粘度为3000-7000mPa.s。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多异氰酸酯中的异氰酸根的含量为29-32.5％，所述多异氰酸酯的平均官能度为2.5～3.2，所述多异氰酸酯的粘度为150-500mPa.s。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预制体进一步包括：1-2重量份的复合催化剂；1-2.5重量份的表面活性剂；以及1.5-2.5重量份的水；
所述发泡剂包括12-20重量份的多元混合发泡剂，所述多元混合发泡剂包括：8-15重量份的环戊烷；0-3重量份的异戊烷；0-3重量份的HFC-134a；0-3重量分的HFC-152a；0-6重量份的HFC-245fa；0-6重量份的HCFO-1233zd以及0-8重量份的HFO-1336mzz。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬质聚氨酯泡沫的导热系数不大于17.5mW/m·k。
11.一种改性气凝胶，其特征在于，所述改性气凝胶是利用权利要求1-10任一项所述的方法制备的。
12.一种硬质聚氨酯泡沫，其特征在于，所述硬质聚氨酯泡沫是利用权利要求1-10任一项所述的方法制备的。
13.一种电器，其特征在于，包括权利要求12所述的硬质聚氨酯泡沫。
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