CN115746691B - 用于封闭绝热材料开孔的阻水材料及其应用 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于封闭绝热材料开孔的阻水材料及其应用包括组分A和组分B；其中：组分A包括以下重量组分：聚硅氧烷10‑30份、聚醚多元醇5‑15份、异氰酸酯20‑45份；组分B包括以下重量组分：聚烯烃多元醇5‑30份、固化剂5‑25份、催化剂0.01‑1份、消泡剂0.01‑1份、填料1‑20份。该阻水材料具有优异的低温韧性、高低温交变适应性、阻燃性，不使用胶水的情况下，可在具有开孔的绝热材料表面整体成型，不存在拼接缝，由此解决水汽从铝箔接缝及破损处吸入而导致绝热材料吸潮、保冷能力降低等问题，阻水涂层具有优异的韧性和弹性，不易破损，有效保障绝热材料的使用性能及寿命，降低使用成本。

Description

用于封闭绝热材料开孔的阻水材料及其应用

技术领域

本申请涉及船舶非金属材料技术领域，特别涉及一种用于封闭绝热材料开孔的阻水材料。

背景技术

船舶冷库(冷冻库、冷藏库)作为食物存储空间，起到保障船员饮食生活的关键作用。低温及清洁是冷库所需具备的必要条件，采用绝热材料是保证冷库温度的重要手段，反复清洗是保证冷库清洁的有效方法。船舶靠岸后，需用水反复清洗冷库内壁及地面残留物品至完全清洁。

目前船舶冷库绝热材料主要为泡沫或气凝胶类材料，多为开孔结构。泡沫类绝热材料主要为聚氨酯、橡塑等有机泡沫，密度低，隔热性好，但易老化、耐火性差、燃烧时产生对人有害的气体。岸上的常温清洗与航行中的低温工作使冷库长期处于干湿及冷热交替的环境。在毛细作用下，冷库内水汽易吸附于泡沫表面及进入泡孔内部而结冰，导致泡孔材料形成冷桥，隔热性能降低，严重影响绝热保温效果。

船舶冷库绝热表面封闭阻水材料是使用特定材料和工艺对原有泡孔式绝热材料的表面进行施工处理，以达到封闭泡孔表面并隔绝水汽进入的材料。现有冷库绝热材料的表面普遍采用铺设铝箔的方法进行阻隔式防水处理，主要存在以下问题：(1)铝箔仅贴敷在绝热正表面，并未与绝热材料六面100％贴合，水汽很容易通过其他界面扩散进入；(2)铝箔采用胶粘剂粘贴固定，胶粘剂极性较大，极易吸水，进而导致绝热吸潮；(3)安装装饰板过程中易造成铝箔破损而失去防水作用。目前来看，船舶冷库均出现拉冷困难的现象。

发明内容

本申请提供一种用于封闭绝热材料开孔的阻水材料及其应用，以解决相关技术中船舶冷库绝热材料因易吸潮导致的保温隔热性能降低的问题。

第一方面，本申请提供一种用于封闭绝热材料开孔的阻水材料，包括组分A和组分B；其中：

所述组分A包括以下重量组分：聚硅氧烷10-30份、聚醚多元醇5-15份、异氰酸酯20-45份；

所述组分B包括以下重量组分：聚烯烃多元醇5-30份、固化剂5-25份、催化剂0.01-1份、消泡剂0.01-1份、填料1-20份。

在本申请的一些实施方式中，所述组分A包括以下重量组分：聚硅氧烷15-20份、聚醚多元醇5-10份、异氰酸酯20-30份；所述组分B包括以下重量组分：聚烯烃多元醇20-30份、固化剂10-20份、催化剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.6份、填料10-15份。

在本申请的一些实施方式中，所述聚硅氧烷包括羟基封端聚硅氧烷、胺基封端聚硅氧烷中的至少一种；

所述聚醚多元醇包括聚氧化丙烯醚多元醇、聚四氢呋喃醚多元醇中的至少一种；

所述异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。

在本申请的一些实施方式中，所述聚烯烃多元醇包括端羟基聚异戊二烯、端羟基聚丁二烯中的至少一种；

所述固化剂包括二甲硫基甲苯二胺、双仲丁氨基二苯基甲烷中的至少一种；

所述催化剂包括有机铋类催化剂、有机锡类催化剂中的至少一种；

所述消泡剂包括BKYA530、BYK 057中的至少一种；

所述填料包括蒙脱土、滑石粉、氧化石墨烯中的至少一种。

第二方面，本申请提供一种绝热阻水结构，包括：

绝热基底，由泡沫或气凝胶材料制成，形成在制冷装置内表面，

阻水涂层，其涂覆于绝热基底表面，由上述用于封闭绝热材料开孔的阻水材料固化而成。

在本申请的一些实施方式中，阻水涂层的厚度≥2mm。

在本申请的一些实施方式中，阻水涂层的制备方式为：将组分A和组分B交叉喷涂在绝热基底表面，自然放置即可。

第三方面，本申请提供一种制冷装置，该制冷装置内壁表面设有上述绝热阻水结构。

在本申请的一些实施方式中，制冷装置为船舶冷库。

第四方面，本申请提供一种船舶，其冷库内壁设置有上述绝热阻水结构。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请提供的用于封闭绝热材料开孔的阻水材料，具有优异的低温韧性、高低温交变适应性、阻燃性，在绝热材料表面整体成型后，不存在接缝，解决了水汽从外界进入绝热材料开口结构内部而引起的绝热保温性能降低、材料软化脆化等问题，有效提升了绝热材料的保温效果和使用寿命，避免能源浪费，减少返修工序，降低使用成本。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明提供的用于封闭绝热材料开孔的阻水材料，包括组分A和组分B；其中：所述组分A包括以下重量组分：聚硅氧烷(重均分子量1000-2000)10-30份、聚醚多元醇(重均分子量1000-2000)5-15份、异氰酸酯20-45份；所述组分B包括以下重量组分：聚烯烃多元醇(重均分子量1000-2000)5-30份、固化剂5-25份、催化剂0.01-1份、消泡剂0.01-1份、填料1-20份。

进一步地，组分A包括以下重量组分：聚硅氧烷15-20份、聚醚多元醇5-10份、异氰酸酯20-30份；所述组分B包括以下重量组分：聚烯烃多元醇20-30份、固化剂10-20份、催化剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.6份、填料10-15份。

该阻水材料具有优异的弹性，可以在不破坏绝热材料的情况下与其一体成型，无需使用胶粘剂粘贴，与传统卷材覆盖材料相比，不存在接缝，由此解决水汽从接缝处吸入而导致绝热材料吸潮、绝热保温性能降低等问题。

较之一般的聚氨酯树脂，该阻水材料具有优异的耐低温性能，能在低温情况下还能够保持比较好的弹性；且疏水性更好，长期的耐水性能优异。此外，该阻水材料具有良好的耐高低温交变性能、阻燃和阻水性能，能有效提高绝热材料的使用寿命，避免能源浪费，减少返修工序，降低使用成本。

该阻水材料配合填料的使用，赋予有机硅改性聚氨酯高强度的物理机械性能、优异的韧性和水汽阻隔性，提高有机硅改性聚氨酯的长期高湿环境防水性，以及与绝热材料的配套性能，满足其应用在绝热材料表面时对力学及水汽阻隔性能的要求。

第二方面，本申请提供的绝热阻水结构，包括：绝热基底，由泡沫或气凝胶材料制成，形成在制冷装置内表面；阻水涂层，其涂覆于绝热基底表面，由上述用于封闭绝热材料开孔的阻水材料固化而成。将上述具有优异低温韧性和耐高低温交变性能的阻水材料涂覆在具有开孔结构的绝热材料表面，可以起到封闭开孔、阻水的作用，该阻水材料与常见船舶绝热材料结合力强，直接喷涂在绝热材料表面固化成型，工艺简单，具有优异的疏水性能，能够有效应对船舶长期面临的潮湿环境，提高绝热材料保温隔热性能的同时，对绝热材料起到一定的防腐蚀作用。

在一些实施例中，所述聚硅氧烷包括羟基封端聚硅氧烷、胺基封端聚硅氧烷中的至少一种，端羟基或端氨基能与聚氨酯树脂进行化学反应，对聚氨酯进行改性；

所述聚醚多元醇包括聚氧化丙烯醚多元醇、聚四氢呋喃醚多元醇中的至少一种；

所述异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。

在一些实施例中，所述聚烯烃多元醇包括端羟基聚异戊二烯、端羟基聚丁二烯中的至少一种，以保证材料具有一定的低温性强度和韧性、疏水性等。

和/或所述固化剂包括二甲硫基甲苯二胺、双仲丁氨基二苯基甲烷中的至少一种；

和/或所述催化剂包括有机铋类催化剂、有机锡类催化剂中的至少一种；

和/或所述消泡剂包括BKYA530、BYK 057中的至少一种；

和/或所述填料包括蒙脱土、滑石粉、氧化石墨烯等片层状填料，以提高耐水性中的至少一种。

阻水材料的制备方法包括如下步骤：

组分A制备：将聚醚多元醇与聚硅氧烷置于反应釜混合，升温、真空脱水、降温，将异氰酸酯加入反应釜中，搅拌、通入氮气、升温，反应2-4小时，然后取样测定半预聚物中NCO端基含量，NCO含量达到12-18％后，停止反应；

组分B制备：将聚烯烃多元醇、固化剂、催化剂、消泡剂、填料按比例加入搅拌装置中混合，然后用砂磨机研磨。

以下通过实施例和对比例对本申请的技术方案进行进一步的说明。如无特殊说明，以下实施例和对比例中的绝热材料均为冷库保温隔热常用的硬质聚氨酯泡沫塑料。

实施例1

本实施例提供一种用于封闭绝热材料开孔的阻水材料，其原料如表1所示，该阻水材料由组分A和组分B组成。

表1

本实施例中阻水材料的制备方法包括如下步骤：

制备组分A：将PDMS2000与PPG2000加入反应釜中，升温至110℃，真空度-0.09MPa、搅拌速率120rpm条件下脱水2h，降温至40℃，将二苯基甲烷二异氰酸酯逐步加入反应釜中，开始搅拌(搅拌速率70rpm)，通入氮气升温至70℃，反应2小时，然后取样测定半预聚物中-NCO端基含量(六氢吡啶法)，待达到15％的理论值后，(停止加热并降温以停止反应，将产物置于铁桶中，脱气充氮密封待用；

制备组分B：将蒙脱土置于烘箱中干燥4h，干燥温度120℃，自然降温备用，将端羟基聚丁二烯HTPB2000、二甲硫基甲苯二胺E-300、催化剂T-12、消泡剂BYK 057和蒙脱土按比例加入到搅拌罐中，用高速搅拌机预先混合30分钟(搅拌速率1000r/min)；再切换到砂磨机中研磨2小时，出料并分装于铁桶中，密闭储存；

本实施例中绝热阻水结构制备方法：

将组分A与组分B分别装入对应料桶中，采用喷涂工艺将材料均匀涂装至绝热材料表面，厚度为2mm，涂布率为2.5kg/m²，即得到绝热阻水结构。喷涂完成后自然放置，5min材料表干，24h后即可具备初始强度，7天后达到最终强度。本实施例中绝热材料即常规的船用绝热保温材料。

对比例1

本对比例提供的用于封闭绝热材料开孔的阻水材料、制备方法以及绝热阻水结构制备方法，包括实施例1的大部分操作步骤，其不同之处仅在于，原材料中无PDMS2000，其原料如表2所示：

表2

对比例2

本对比例提供的用于封闭绝热材料开孔的阻水材料、制备方法以及绝热阻水结构制备方法，包括实施例1的大部分操作步骤，其不同之处仅在于，原材料中无PPG2000，其原料如表3所示：

表3

性能测试：

对实施例1和对比例1、对比例2制备得到的绝热结构进行如下性能测试：

憎水性：参照GB/T 10299-2011进行测试，数值越大，憎水性能越好；

拉伸强度和断裂伸长率：参照GB/T 1040.1-2018进行测试，数值越大，强度越高，伸长率越高；

划格附着力：参照GB/T9286-2021进行测试，等级越高，附着力越差。

表4

由于绝热材料一般都比较软，强度低，刚性比较强的阻水涂层容易对绝热材料造成破坏，故，具有良好柔韧性的涂层更能满足绝热阻水结构的需要，而对拉伸强度没有太高的要求，只要能够适应低温及高低温交变等环境即可。

根据表4的测试结果可以看出，本申请提供的用于封闭绝热材料开孔的阻水材料具有优异的憎水性、韧性和附着力。结合实施例与对比例的数据可以看出，该用于封闭绝热材料开孔的阻水材料在满足基本力学和附着力的前提下，不仅憎水性有极大的提高，柔韧性也得到明显的提升，更适用于绝热材料表面防水，可用于制冷装置内壁表面制备绝热阻水结构，尤其适用于冷库内壁的绝热材料封闭阻水。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种用于封闭绝热材料开孔的阻水材料，其特征在于，该阻水材料由组分A和组分B组成，其中：

所述组分A由以下重量组分组成：羟基封端聚硅氧烷PDMS200018份、聚醚多元醇PPG2000 7份、二苯基甲烷二异氰酸酯25份；

所述组分B由以下重量组分组成：端羟基聚丁二烯HTPB2000 21份、二甲硫基甲苯二胺E-300 15份、二月桂酸二丁基锡T-12 0.2份、消泡剂BYK 057 0.5份、1250目的蒙脱土13份。

2.一种绝热阻水结构，其特征在于：包括：

绝热基底，由泡沫或气凝胶材料制成，形成在制冷装置内表面，

阻水涂层，其涂覆于绝热基底表面，由权利要求1所述的用于封闭绝热材料开孔的阻水材料固化而成。

3.如权利要求2所述的绝热阻水结构，其特征在于：所述阻水涂层的厚度≥2mm。

4.如权利要求2所述的绝热阻水结构，其特征在于：所述阻水涂层的制备方式为：将组分A和组分B交叉喷涂在绝热基底表面，自然放置即可。

5.一种制冷装置，其特征在于：制冷装置内壁表面设有权利要求2～4任一项所述的绝热阻水结构。

6.根据权利要求5所述的制冷装置，其特征在于：所述制冷装置为船舶冷库。

7.一种船舶，其特征在于：其冷库内壁设置有权利要求2～4任一项所述的绝热阻水结构。