一种环保弹性体高温管道保温材料的制备方法技术领域
本发明涉及一种环保弹性体高温管道保温材料的制备方法，属于保温材料制备领域。
背景技术
在工业应用中人们对设备与高温管道系统的保温质量要求越来越高。高温管道系统是船舶机舱内的主要散热源，管道保温的质量优劣直接影响着设备以及管道内介质的稳定运行。采用性能好的保温材料和科学合理的包裹结构能有效地降低热量损耗，提高经济性；降低舱室温度，改善船员工作生活环境；节约空间，增加整体外观质量，提高船舶的有效承载力，具有重要意义。如何将管道保温工作做得既节约能源又保持美观，需要研究人员不断地进行探索与提高，采用更好的保温材料和更合理的施工工艺来完成，研究管道保温技术具有一定的现实意义。
在国内，目前高温管道系统保温主要采用多种材料及结构，如硅酸铝纤维、超细玻璃棉等，外护层材料采用刚性涂层、镀锌铁皮等。由于采用的材料与结构设计不合理，加上长期使用过程中环境温度较高及管道运行中的频繁振动，保温层结构常出现开裂、下垂脱落等现象，造成保温层使用寿命变短；玻璃棉、纤维透水并有较多接缝，水汽和氯离子容易渗透到金属表面，导致包覆层下的管路、泵阀和设备等产生腐蚀，引起安全隐患，而且保温材料吸水后导热系数会增加影响保温性能；外层镀锌铁皮一般使用自攻螺钉固定，保温层与外护层之间存在明显的缝隙，难以起到预防保温层松动、脱落的效果；刚性外护涂层韧性不足容易开裂脱落，装饰性较差等。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对目前传统高温管道系统保温材料多是使用硅酸铝纤维、超细玻璃棉等，外护层材料采用刚性涂层、镀锌铁皮等。由于采用的材料与结构设计不合理，加上长期使用过程中环境温度较高及管道运行中的频繁振动，保温层结构常出现开裂、下垂脱落等现象，造成保温层使用寿命变短的现状，提供了一种利用聚氨酯弹性体作为基料，辅以二氧化硅水凝胶制成的环保弹性体保温材料，本发明制得的保温材料充分利用了聚氨酯弹性体的高强度、高弹性、耐磨耗、耐高温和抗撕裂性的优点，既解决了刚性外护涂层保温材料韧性不足容易腐蚀，装饰性较差的缺陷，又解决了玻璃棉等保温材料由于长期使用过程中环境温度较高及管道运行中的频繁振动，保温层结构常出现开裂、下垂脱落等问题，并且本发明采用的半预聚体法合成的聚氨酯弹性体减少了有毒游离异氰酸酯的产生，更加环保。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）取200～300mL聚醚二元醇倒入带有搅拌器、温度计和真空装置的500mL三口烧瓶中，油浴升温至110～120℃，抽真空使瓶内真空度达到500～600Pa，进行脱水1～2h后，自然冷却降温至30～40℃，移入干燥容器中保存；
（2）按质量比为2:3将聚醚二元醇和异氰酸酯进行混合，用玻璃板搅拌10～15min自然反应升温至50～60℃时，移入水浴锅中，对其加热升温至75～85℃，保温反应1～2h，即得聚氨酯半预聚体；
（3）称取50～100g聚氨酯半预聚体装入浓缩罐中，减压至700～800Pa，脱泡处理25～35min后，加入1～3g乙二胺扩链剂和5～10g碳纤维，常温下用磁力搅拌机以500～600r/min的转速搅拌1～2h，制得聚氨酯弹性体混合液，备用；
（4）量取100～200mL无水乙醇倒入500mL烧杯中，向乙醇中加入50～60mL甲基三乙氧基硅烷，再加入30～50mL质量浓度为30%的乙酸溶液，移入恒温箱中在35～45℃下静置20～24h；
（5）向上述静置后的混合液中，加入50～60mL质量浓度为30%的氨水，于35～45℃下以300～400r/min的转速搅拌25～35min，放入冰水浴中在4～6℃下的静置待凝胶生成后，加入10～15mL浓度为0.5mol/L的正硅酸乙酯乙醇溶液，于50～60℃水浴中老化20～24h，得老化二氧化硅水凝胶；
（6）取100～200g备用的聚氨酯弹性体混合液浇筑于10×10cm的四氟乙烯平板模具中，使其自然延流平整，浇筑厚度5～8mm，室温固化5～7天后，在其表层均匀涂抹一层有机硅胶黏剂，将老化后的二氧化硅水凝胶继续浇筑在胶黏剂上层，浇筑厚度为8～10mm，用高压压制机进行压制定型，压制压力为0.5～0.6MPa，最后将复合材料放入烘箱中在105～110℃下固化2～3h后即得一种环保弹性体高温管道保温材料。
本发明的具体应用方法是：用蒸馏水将高温管道外壁擦洗干净后，自然晾干，将本发明制得的环保弹性体保温材料的聚氨酯弹性体一面朝外管壁裹覆管壁一圈，用力挤压使保温材料和管壁紧密接触，再用钢丝缠紧固定住即可，与传统的保温材料相比，其使用年限增加了1～2年。
本发明的有益效果是：本发明制得的环保弹性体高温管道保温材料具有高强度、高弹性、耐磨耗、耐高温和抗撕裂性的优点，不会出现因长期使用过程中环境温度较高及管道运行中的频繁振动，保温层结构常出现开裂、下垂脱落等问题，同时材料环保，对环境无任何伤害。
具体实施方式
取200～300mL聚醚二元醇倒入带有搅拌器、温度计和真空装置的500mL三口烧瓶中，油浴升温至110～120℃，抽真空使瓶内真空度达到500～600Pa，进行脱水1～2h后，自然冷却降温至30～40℃，移入干燥容器中保存；按质量比为2:3将聚醚二元醇和异氰酸酯进行混合，用玻璃板搅拌10～15min自然反应升温至50～60℃时，移入水浴锅中，对其加热升温至75～85℃，保温反应1～2h，即得聚氨酯半预聚体；称取50～100g聚氨酯半预聚体装入浓缩罐中，减压至700～800Pa，脱泡处理25～35min后，加入1～3g乙二胺扩链剂和5～10g碳纤维，常温下用磁力搅拌机以500～600r/min的转速搅拌1～2h，制得聚氨酯弹性体混合液，备用；量取100～200mL无水乙醇倒入500mL烧杯中，向乙醇中加入50～60mL甲基三乙氧基硅烷，再加入30～50mL质量浓度为30%的乙酸溶液，移入恒温箱中在35～45℃下静置20～24h；向上述静置后的混合液中，加入50～60mL质量浓度为30%的氨水，于35～45℃下以300～400r/min的转速搅拌25～35min，放入冰水浴中在4～6℃下的静置待凝胶生成后，加入10～15mL浓度为0.5mol/L的正硅酸乙酯乙醇溶液，于50～60℃水浴中老化20～24h，得老化二氧化硅水凝胶；取100～200g备用的聚氨酯弹性体混合液浇筑于10×10cm的四氟乙烯平板模具中，使其自然延流平整，浇筑厚度5～8mm，室温固化5～7天后，在其表层均匀涂抹一层有机硅胶黏剂，将老化后的二氧化硅水凝胶继续浇筑在胶黏剂上层，浇筑厚度为8～10mm，用高压压制机进行压制定型，压制压力为0.5～0.6MPa，最后将复合材料放入烘箱中在105～110℃下固化2～3h后即得一种环保弹性体高温管道保温材料。
实例1
取200mL聚醚二元醇倒入带有搅拌器、温度计和真空装置的500mL三口烧瓶中，油浴升温至110℃，抽真空使瓶内真空度达到500Pa，进行脱水1h后，自然冷却降温至30℃，移入干燥容器中保存；按质量比为2:3将聚醚二元醇和异氰酸酯进行混合，用玻璃板搅拌10min自然反应升温至50℃时，移入水浴锅中，对其加热升温至75℃，保温反应1h，即得聚氨酯半预聚体；称取50g聚氨酯半预聚体装入浓缩罐中，减压至700Pa，脱泡处理25min后，加入1g乙二胺扩链剂和5g碳纤维，常温下用磁力搅拌机以500r/min的转速搅拌1h，制得聚氨酯弹性体混合液，备用；量取100mL无水乙醇倒入500mL烧杯中，向乙醇中加入50mL甲基三乙氧基硅烷，再加入30mL质量浓度为30%的乙酸溶液，移入恒温箱中在35℃下静置20h；向上述静置后的混合液中，加入50mL质量浓度为30%的氨水，于35℃下以300r/min的转速搅拌25min，放入冰水浴中在4℃下的静置待凝胶生成后，加入10mL浓度为0.5mol/L的正硅酸乙酯乙醇溶液，于50℃水浴中老化20h，得老化二氧化硅水凝胶；取100g备用的聚氨酯弹性体混合液浇筑于10×10cm的四氟乙烯平板模具中，使其自然延流平整，浇筑厚度5mm，室温固化5天后，在其表层均匀涂抹一层有机硅胶黏剂，将老化后的二氧化硅水凝胶继续浇筑在胶黏剂上层，浇筑厚度为8mm，用高压压制机进行压制定型，压制压力为0.5MPa，最后将复合材料放入烘箱中在105℃下固化2h后即得一种环保弹性体高温管道保温材料。
本发明的具体应用方法是：用蒸馏水将高温管道外壁擦洗干净后，自然晾干，将本发明制得的环保弹性体保温材料的聚氨酯弹性体一面朝外管壁裹覆管壁一圈，用力挤压使保温材料和管壁紧密接触，再用钢丝缠紧固定住即可，与传统的保温材料相比，其使用年限增加了1年。
实例2
取250mL聚醚二元醇倒入带有搅拌器、温度计和真空装置的500mL三口烧瓶中，油浴升温至115℃，抽真空使瓶内真空度达到550Pa，进行脱水1h后，自然冷却降温至35℃，移入干燥容器中保存；按质量比为2:3将聚醚二元醇和异氰酸酯进行混合，用玻璃板搅拌13min自然反应升温至55℃时，移入水浴锅中，对其加热升温至80℃，保温反应1h，即得聚氨酯半预聚体；称取80g聚氨酯半预聚体装入浓缩罐中，减压至750Pa，脱泡处理30min后，加入2g乙二胺扩链剂和8g碳纤维，常温下用磁力搅拌机以550r/min的转速搅拌1h，制得聚氨酯弹性体混合液，备用；量取150mL无水乙醇倒入500mL烧杯中，向乙醇中加入55mL甲基三乙氧基硅烷，再加入40mL质量浓度为30%的乙酸溶液，移入恒温箱中在40℃下静置22h；向上述静置后的混合液中，加入55mL质量浓度为30%的氨水，于40℃下以350r/min的转速搅拌30min，放入冰水浴中在5℃下的静置待凝胶生成后，加入13mL浓度为0.5mol/L的正硅酸乙酯乙醇溶液，于55℃水浴中老化22h，得老化二氧化硅水凝胶；取150g备用的聚氨酯弹性体混合液浇筑于10×10cm的四氟乙烯平板模具中，使其自然延流平整，浇筑厚度7mm，室温固化6天后，在其表层均匀涂抹一层有机硅胶黏剂，将老化后的二氧化硅水凝胶继续浇筑在胶黏剂上层，浇筑厚度为9mm，用高压压制机进行压制定型，压制压力为0.5MPa，最后将复合材料放入烘箱中在108℃下固化2h后即得一种环保弹性体高温管道保温材料。
本发明的具体应用方法是：用蒸馏水将高温管道外壁擦洗干净后，自然晾干，将本发明制得的环保弹性体保温材料的聚氨酯弹性体一面朝外管壁裹覆管壁一圈，用力挤压使保温材料和管壁紧密接触，再用钢丝缠紧固定住即可，与传统的保温材料相比，其使用年限增加了2年。
实例3
取300mL聚醚二元醇倒入带有搅拌器、温度计和真空装置的500mL三口烧瓶中，油浴升温至120℃，抽真空使瓶内真空度达到600Pa，进行脱水2h后，自然冷却降温至40℃，移入干燥容器中保存；按质量比为2:3将聚醚二元醇和异氰酸酯进行混合，用玻璃板搅拌15min自然反应升温至60℃时，移入水浴锅中，对其加热升温至85℃，保温反应2h，即得聚氨酯半预聚体；称取100g聚氨酯半预聚体装入浓缩罐中，减压至800Pa，脱泡处理35min后，加入3g乙二胺扩链剂和10g碳纤维，常温下用磁力搅拌机以600r/min的转速搅拌2h，制得聚氨酯弹性体混合液，备用；量取200mL无水乙醇倒入500mL烧杯中，向乙醇中加入60mL甲基三乙氧基硅烷，再加入50mL质量浓度为30%的乙酸溶液，移入恒温箱中在45℃下静置24h；向上述静置后的混合液中，加入60mL质量浓度为30%的氨水，于45℃下以400r/min的转速搅拌35min，放入冰水浴中在6℃下的静置待凝胶生成后，加入15mL浓度为0.5mol/L的正硅酸乙酯乙醇溶液，于60℃水浴中老化24h，得老化二氧化硅水凝胶；取200g备用的聚氨酯弹性体混合液浇筑于10×10cm的四氟乙烯平板模具中，使其自然延流平整，浇筑厚度8mm，室温固化7天后，在其表层均匀涂抹一层有机硅胶黏剂，将老化后的二氧化硅水凝胶继续浇筑在胶黏剂上层，浇筑厚度为10mm，用高压压制机进行压制定型，压制压力为0.6MPa，最后将复合材料放入烘箱中在110℃下固化3h后即得一种环保弹性体高温管道保温材料。
本发明的具体应用方法是：用蒸馏水将高温管道外壁擦洗干净后，自然晾干，将本发明制得的环保弹性体保温材料的聚氨酯弹性体一面朝外管壁裹覆管壁一圈，用力挤压使保温材料和管壁紧密接触，再用钢丝缠紧固定住即可，与传统的保温材料相比，其使用年限增加了2年。