CN113717459A - 一种保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及保温材料技术领域，具体公开了一种保温材料及其制备方法。所述保温材料，包括以下重量份数的组分：乙烯‑醋酸乙烯共聚物：29～30份，氯丁橡胶：19.3～21.5份，偶氮二甲酰胺：8.5～9.3份，过氧化二异丙苯：0.3～0.4份，尿素脂：0.2～0.3份；碳酸钙：1.8～2.1份，气凝胶氧化物：2.1～2.5份和聚氯乙烯：13～14.3份。本发明以偶氮二甲酰胺与尿素脂协同作用，能够使得氯丁橡胶、乙烯‑醋酸乙烯共聚物的发泡温度降低，更加容易发泡，有利于提高发泡率，同时解决了因添加气凝胶阻碍温度在聚合物中传导的问题，进而提高其保温性能。

Description

一种保温材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及保温材料技术领域，尤其涉及一种保温材料及其制备方法。
背景技术
随着工业的快速发展，经济发展也相当迅速，全世界对能源的需求也越来越大，在日益增大的总能源消耗中，建筑能耗特别大，降低建筑能耗实现节能减排的主要方式是构筑建筑墙体保温材料。现有的保温隔热材料多为发泡材料，通过引入发泡剂或者造孔剂或者其他方式，在高分子聚合物当中引入气泡、孔洞，通过降低材料整体的热导率来提升隔热效果。但是高分子聚合物本身的导热系数是一定的且较大，现有发泡材料的孔隙率(气泡占总体积的比例)在现有工艺技术下已很难降低突破。
气凝胶复合材料是近年来兴起的新型保温材料，其常温导热系数≤0.023w/(m·k)，与传统保温材料相比具有明显优势，其保温隔热效果更佳，在航天、军工、冶金、石化、节能建筑、太阳能综合利用等领域已被广泛使用。目前，将气凝胶用于发泡材料中，制成的材料虽然具有非常良好的隔热性能，但也有两个非常严重的缺陷：其一，气凝胶作为一种高孔隙的多孔材料，自身的各项力学性能非常差，在微弱的拉力、压力、剪切力的作用下即破裂成许多碎块甚至粉末，与其他聚合物不相融合，且与基材的结合力很弱，进而削弱了复合材料的隔热性能及力学性能；其二，气凝胶的导热系数低，从而阻隔了热量的传递，从而导致在发泡过程中温度升温困难，从而导致无法正常发泡。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种保温材料及其制备方法，不仅具有优异的保温功能，且兼顾气凝胶与聚合物混合均匀，保证保温材料发泡的顺利进行。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种保温材料，包括如下质量份数的各组分，乙烯-醋酸乙烯共聚物：29～30份，氯丁橡胶：19.3～21.5份，偶氮二甲酰胺：8.5～9.3份，过氧化二异丙苯：0.4～0.5份，尿素脂：0.18～0.2份；碳酸钙：1.8～2.1份，气凝胶氧化物：0.85～0.99份，聚氯乙烯：13～14.3份。
相对于现有技术，本申请提供的保温材料具有以下优势：
本申请以偶氮二甲酰胺与尿素脂协同作用，能够使得氯丁橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物的发泡温度降低，更加容易发泡，有利于提高发泡率，同时解决了因添加气凝胶阻碍温度在聚合物中传导的问题；同时添加碳酸钙，避免气凝胶氧化物在与聚合物混合过程中易碎的问题发生，且有利于气凝胶氧化物与聚合物混合均匀，进而提高保温材料的保温性能，并添加聚氯乙烯，保证保温材料在未降低其保温效果的同时提高其阻燃性能，从而扩大其应用领域和应用范围。
优选的，所述气凝胶氧化物为SiO2气凝胶、ZrO2气凝胶或Al2O3气凝胶。
优选的，所述碳酸钙的细度为1200μm～1500μm。
优选的碳酸钙的细度能将气凝胶负载于碳酸钙上，为气凝胶与聚合物的混合提供了有力保障。
进一步地，本申请还提供一种保温材料的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将碳酸钙与气凝胶氧化物混合均匀得第一混合物；
步骤三、将所述第一混合物与其他剩余组分混合进行第一密炼，得混炼体；
步骤四，将所述混炼体经挤出、一次发泡、二次发泡和熟化得所述保温材料。
相对于现有技术，本申请提供的保温材料的制备方法具有以下优势：
本申请首先将气凝胶氧化物负载到碳酸钙上，为气凝胶氧化物与聚合物的混合提供基础，然后采用密炼将各组分充分混合，制备得到保温性能优异的保温材料。
本申请提供的制备方法简单，在生产过程中不会产生大量粉尘污染，有利于工业化推广。
优选的，步骤二中，所述混合均匀的条件为：转速为1400rpm～1600rpm，时间为10min～15min。
优选的转速保证碳酸钙吸附包裹气凝胶氧化物分子，从而保证在密炼过程中气凝胶氧化物与聚合物混合均匀，且不会造成气凝胶氧化物分子不会在负载过程中破裂。
优选的，步骤三具体为：将所述第一混合物、聚氯乙烯、氯丁橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、过氧化二异丙苯和尿素脂于100℃～110℃条件下密炼12min～17min，然后加入偶氮二甲酰胺密炼4min～7min得混炼体。
优选的，步骤四中，所述挤出的条件为：温度为95℃～105℃，时间为4min～6min。
优选的，步骤四中，所述一次发泡的条件为：温度为110℃～120℃，时间为60min～70min。
优选的，步骤四中，所述二次发泡的条件为：温度为130℃～140℃，时间为35min～45min。
优选的低温发泡条件保证氯丁橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物内部产生气体进行膨胀，进而提高其保温性能。
优选的，步骤四中，熟化条件为：温度为20℃～30℃，时间为5天～7天。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供一种保温材料，包括如下质量份数的各组分：乙烯-醋酸乙烯共聚物：30份，氯丁橡胶：21.5份，偶氮二甲酰胺：8.5份，过氧化二异丙苯：0.45份，尿素脂：0.18份；碳酸钙：1.8份，SiO2气凝胶：0.99份，聚氯乙烯：13份。
上述一种保温材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将碳酸钙与气凝胶于1500rpm条件下搅拌15min，混合均匀得第一混合物；
步骤三、将所述第一混合物、聚氯乙烯、氯丁橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、过氧化二异丙苯和尿素脂于100℃条件下密炼17min，然后加入偶氮二甲酰胺密炼5min得混炼体；
步骤四，将所述混炼体进行挤出、一次发泡、二次发泡、25℃条件下熟化5天得所述保温材料，其中挤出的条件为：95℃/5min，一次发泡的条件为110℃/60min，二次发泡的条件为130℃/40min。
实施例2
本发明实施例提供一种保温材料，按照质量份数计，所述保温板包括以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚物：29份，氯丁橡胶：20份，偶氮二甲酰胺：9份，过氧化二异丙苯：0.4份，尿素脂：0.2份；碳酸钙：2.1份，ZrO2气凝胶：0.85份，聚氯乙烯：14份。
上述一种保温材料的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将碳酸钙与气凝胶于1400rpm条件下搅拌10min，混合均匀得第一混合物；
步骤三、将所述第一混合物、聚氯乙烯、氯丁橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、过氧化二异丙苯和尿素脂于110℃条件下密炼12min，然后加入偶氮二甲酰胺密炼4min得混炼体；
步骤四，将所述混炼体进行挤出、一次发泡、二次发泡、30℃条件下熟化6天得所述保温材料，其中挤出的条件为：105℃/6min，一次发泡的条件为120℃/65min，二次发泡的条件为135℃/45min。
实施例3
本发明实施例提供一种保温材料，按照质量份数计，所述保温板包括以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚物：29.5份，氯丁橡胶：19.3份，偶氮二甲酰胺：9.3份，过氧化二异丙苯：0.5份，尿素脂：0.19份；碳酸钙：2份，SiO2气凝胶：0.9份，聚氯乙烯：14.3份。
上述一种保温材料的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将碳酸钙与气凝胶于1600rpm条件下搅拌12min，混合均匀得第一混合物；
步骤三、将所述第一混合物、聚氯乙烯、氯丁橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、过氧化二异丙苯和尿素脂于105℃条件下密炼15min，然后加入偶氮二甲酰胺密炼6min得混炼体；
步骤四，将所述混炼体进行挤出、一次发泡、二次发泡、20℃条件下熟化7天得所述保温材料，其中挤出的条件为：100℃/4min，一次发泡的条件为115℃/70min，二次发泡的条件为140℃/35min。
实施例4
本发明实施例提供一种保温材料，按照质量份数计，所述保温板包括以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚物：30份，氯丁橡胶：21份，偶氮二甲酰胺：8.8份，过氧化二异丙苯：0.4份，尿素脂：0.18份；碳酸钙：1.9份，Al2O3气凝胶：0.95份，聚氯乙烯：13.5份。
上述一种保温材料的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将碳酸钙与气凝胶于1500rpm条件下搅拌10min，混合均匀得第一混合物；
步骤三、将所述第一混合物、聚氯乙烯、氯丁橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、过氧化二异丙苯和尿素脂于110℃条件下密炼16min，然后加入偶氮二甲酰胺密炼5min得混炼体；
步骤四，将所述混炼体进行挤出、一次发泡、二次发泡、25℃条件下熟化6天得所述保温材料，其中挤出的条件为：105℃/5min，一次发泡的条件为115℃/65min，二次发泡的条件为135℃/35min。
实施例5
本对比例提供一种保温材料，其各组分的原料配比与实施例1的相同，不再赘述。
上述一种保温材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将所述碳酸钙、气凝胶、聚氯乙烯、氯丁橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、过氧化二异丙苯和尿素脂于100℃条件下密炼17min，然后加入偶氮二甲酰胺密炼5min得混炼体；
步骤三，将所述混炼体进行挤出、一次发泡、二次发泡、25℃条件下熟化5天得所述保温材料，其中挤出的条件为：95℃/5min，一次发泡的条件为110℃/60min，二次发泡的条件为130℃/40min。
实施例6
本对比例提供一种保温材料，其各组分的原料配比与实施例1的相同，不再赘述。
上述一种保温材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将碳酸钙与气凝胶于1500rpm条件下搅拌15min，混合均匀得第一混合物；
步骤三、将所述第一混合物、聚氯乙烯、氯丁橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、过氧化二异丙苯和尿素脂于100℃条件下密炼17min，然后加入偶氮二甲酰胺密炼5min得混炼体；
步骤四，将所述混炼体进行挤出、一次发泡、二次发泡、25℃条件下熟化5天得所述保温材料，其中挤出的条件为：95℃/5min，一次发泡的条件为130℃/60min，二次发泡的条件为150℃/40min。
实施例7
本对比例提供一种保温材料，其各组分的原料配比与实施例1的相同，不再赘述。
上述一种保温材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤二、将碳酸钙与气凝胶于1500rpm条件下搅拌15min，混合均匀得第一混合物；
步骤三、将所述第一混合物、聚氯乙烯、氯丁橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、过氧化二异丙苯和尿素脂于100℃条件下密炼17min，然后加入偶氮二甲酰胺密炼5min得混炼体；
步骤四，将所述混炼体进行挤出、一次发泡、二次发泡、25℃条件下熟化5天得所述保温材料，其中挤出的条件为：95℃/5min，一次发泡的条件为100℃/60min，二次发泡的条件为120℃/40min。
为了更好的说明本发明实施例提供的保温材料的特性，下面将实施例1～4以及对比例1～3制备的保温材料分别制备成3mm厚度的保温板进行性能检测，检测结果去下表1所示。
表1
Figure BDA0003263392810000081
注：
热阻：试样两面的温差与垂直通过试样的单位面积热流量之比。
保温率的定义为：保温率是指保暖热能量的比率。
即
Figure BDA0003263392810000082
式中：Q：保温率，％；
Rct：试样的热阻，单位为平方米开尔文每瓦(m2·K/W)；
Rct0:空板测试时的热阻值，单位为平方米开尔文每瓦(m2·K/W)。
从表1中可以看出，本申请制备的保温材料具有优异的保温性能，3mm的厚度的保温材料的传热系数达到0.9956。实施例5中未将气凝胶负载于碳酸钙上，其传热系数仅为1.724，由此说明，本申请将气凝胶负载于碳酸钙上，有利于促进气凝胶与聚合物混合均匀，进而提高其保温性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种保温材料，其特征在于：包括以下重量份数的组分：乙烯-醋酸乙烯共聚物：29～30份，氯丁橡胶：19.3～21.5份，偶氮二甲酰胺：8.5～9.3份，过氧化二异丙苯：0.3～0.4份，尿素脂：0.2～0.3份；碳酸钙：1.8～2.1份，气凝胶氧化物：2.1～2.5份和聚氯乙烯：13～14.3份。
2.如权利要求1所述的保温材料，其特征在于：所述气凝胶氧化物为SiO2气凝胶、ZrO2气凝胶或Al2O3气凝胶。
3.如权利要求1所述的保温材料，其特征在于：所述碳酸钙的细度为1200μm～1500μm。
4.一种保温材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法至少包括以下步骤：
步骤一、按照如权利要求1～3任一项所述的原料配比称取各组分；
步骤二、将碳酸钙与气凝胶氧化物混合均匀得第一混合物；
步骤三、将所述第一混合物与其他剩余组分混合进行第一密炼，得混炼体；
步骤四，将所述混炼体经挤出、一次发泡、二次发泡和熟化得所述保温材料。
5.如权利要求4所述的保温材料的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述混合均匀的条件为：转速为1400rpm～1600rpm，时间为10min～15min。
6.如权利要求4所述的保温材料的制备方法，其特征在于：步骤三具体为：将所述第一混合物、聚氯乙烯、氯丁橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、过氧化二异丙苯和尿素脂于100℃～110℃条件下密炼12min～17min，然后加入偶氮二甲酰胺密炼4min～7min得混炼体。
7.如权利要求4所述的保温材料的制备方法，其特征在于：步骤四中，所述挤出的条件为：温度为95℃～105℃，时间为4min～6min。
8.如权利要求4所述的保温材料的制备方法，其特征在于：步骤四中，所述一次发泡的条件为：温度为110℃～120℃，时间为60min～70min。
9.如权利要求4所述的保温材料的制备方法，其特征在于：步骤四中，所述二次发泡的条件为：温度为130℃～140℃，时间为35min～45min。
10.如权利要求4所述的保温材料的制备方法，其特征在于：步骤四中，熟化条件为：温度为20℃～30℃，时间为5天～7天。
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