高阻燃聚氨酯外墙保温板用硬泡组合料的研制


聚氨酯(PU)硬泡是目前世界公认的最好的保温材料,与其它保温材料相比,使用聚氨酯硬泡所需厚度降低50% ~100%,保温效果是砖石砌体的29 倍,保温效果是普通混凝土72 倍,3 cm 厚的聚氨酯硬泡的保温效果等于5.5cm 的EPS 板。目前我国建筑单位面积总热量比气候条件接近的发达国家高出2 ~5 倍[4],若不采取节能措施,到2020 年全国能源将有近50% 消耗在建筑上[5-6]。我国建筑节能的巨大需求,将给PU 硬泡市场带来广阔的市场空间。未经阻燃的PU 硬泡材料较易燃烧。自2008 年以来,几场大火让建筑节能工作的关注焦点集中到了聚氨酯外墙保温材料的防火性能上。强制性国标GB 8624—2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》将保温材料的燃烧等级划分为A、B1、B2、B3 共4 个等级。相关外墙保温标准规范中对建筑外墙保温材料的燃烧等级要求均为B2 级以上。
2009 年2 月9 日的央视大火过后,住建部和公安部于2009 年9 月25 日联合发布了《民用建筑外保温系统级外墙装饰防火暂定规定》(公通字[2009]46 号文);2011 年2 月3 日沈阳皇朝万鑫大火后,公安部紧急下发《关于进一步明确民用建筑外墙保温材料消防监督管理有关要求的通知》(公消[2011] 65 号),其中明确规定“ 在新标准发布前,从严执行46 号文第二条规定,民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A 级的材料。” 随后,全国各地消防部门都做出禁止聚氨酯做为外墙外保温材料的决定。在中国聚氨酯工业协会和行业内人士的努力下,相关部门终于有所松动,2012 年12 月13 日,公安部消防局下发《关于民用建筑外保温材料消防监督管理有关事项的通知》(公消[2012]350 号),决定取消执行2011 年3 月14 日颁布的(公消[2011] 65 号)文。建筑外保温材料消防监督管理的高标准、严要求使得聚氨酯硬泡生产厂商只有先解决了建筑用聚氨酯硬泡材料的阻燃指标,达到GB 8624—2012 燃烧等级B2 级以上的要求,才算是拿到了进入建筑保温聚氨酯市场的准入证。本研究主要从阻燃剂的筛选和聚氨酯泡沫结构改性的角度,探讨具有低A、B 料比的高阻燃聚氨酯外墙保温板用硬泡组合料的配方生产,生产制得的聚氨酯外墙保温板阻燃性能可达到GB 8625—2012 中的B1-B 级。
  实验步骤: 自由发泡工艺:按配方将聚醚多元醇、催化剂、发泡剂、阻燃剂、泡沫稳定剂等配成组合料,混合均匀后,取100g 倒入烧杯中,加入计量准确的异氰酸酯,在分散机上以2000 r/m 搅拌分散8 ~10 s 后,立刻倒入25 cm×15 cm×10 cm 的敞口模具中,自由发泡,记录发泡参数。待泡沫反应完全后将泡沫切开,观察泡沫的泡孔结构。
 模压发泡工艺:依不同的填充系数,取配好的组合料若干,加入计算好的异氰酸酯,在分散机上搅拌后,倒入大小为35cm×30 cm×8 cm 的钢制模具内(控制模具温度为40 ~ 45 ℃),闭模。待泡沫完全熟化后,开模取出泡沫,制样,测试其各项性能。
  结论:(1) 单一使用外加阻燃剂,在保证泡沫性能的前提下氧指数很难达到30% 以上;
(2) 当阻燃聚醚FR-787 搭配阻燃剂FR-707,在异氰酸酯指数为250 时,制得的泡沫氧指数可以达到30% 以上;(3) 通过复配制得的无卤膨胀型阻燃剂,可以使得PIR 改性PU 保温板在A/B 料比为1 ︰ 1 时,满足GB8624—2012 中B1 级的阻燃要求,达到GB 50404—2007 JG/T314—2012 对外墙保温板的性能要求。