一種阻燃聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于發(fā)泡塑料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種阻燃聚氨醋硬質(zhì)泡沫材料及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨醋泡沫塑料是一種性能優(yōu)良的絕熱材料，在相同保溫效果下，聚氨醋泡沫塑 料的厚度僅為EPS材料的一半。由于聚氨醋泡沫塑料具有微孔密度小、機(jī)械性能優(yōu)異、導(dǎo)熱 系數(shù)低、隔熱強(qiáng)、耐老化、耐化學(xué)性等優(yōu)勢(shì)，更為重要的是它與其他基材的粘結(jié)性好，所W被 廣泛用作簡(jiǎn)易房屋、墻體、輸暖管道、Π窗等的保溫隔熱材料。根據(jù)不同物理性能的要求聚 氨醋硬泡可W制成不同的形狀，而且還可W現(xiàn)場(chǎng)噴涂直接施工成型，極大的節(jié)省成本。
[0003] 聚氨醋泡沫塑料的泡沫密度小、比表面積大，而且泡體內(nèi)部含有大量的氣孔，更有 利于氣體的滲透；從結(jié)構(gòu)上說(shuō)，聚氨醋分子鏈上含有大量可燃燒的鏈節(jié)，分子鏈中碳氨比例 較高，W上運(yùn)些因素都會(huì)在聚氨醋材料燃燒時(shí)加快泡沫的燃燒速率。因而聚氨醋硬泡的極 限氧指數(shù)化01)較低，在16%~18%之間，屬于易燃的材料。
[0004] 目前商品化的阻燃聚氨醋泡沫塑料主要是采用漠系阻燃劑和金屬氨氧化物阻燃 劑來(lái)進(jìn)行阻燃，但漠系阻燃劑因含面素而存在環(huán)保問(wèn)題；金屬氨氧化物阻燃劑添加量大，對(duì) 制品的表面和力學(xué)性能影響較大。
[0005] 近年來(lái)，有人嘗試將納米結(jié)構(gòu)引入阻燃領(lǐng)域，W期獲得性能優(yōu)異的高效阻燃材料。 納米粒子的粒徑一般為1~10nm，是一種介于固體和分子間的亞穩(wěn)中間態(tài)物質(zhì)。由于納 米粒子的顆粒尺寸很小，表面積與體積的比例隨之增大，常引起其物理化學(xué)性質(zhì)的突變。 將無(wú)機(jī)納米粒子均勻而個(gè)別地分散在聚合物基體中，可W提高其初性和強(qiáng)度。同時(shí)，研究發(fā) 現(xiàn)，有些納米無(wú)機(jī)物還可W起到阻燃協(xié)效劑的作用，當(dāng)加入聚合物中時(shí)，使材料燃燒時(shí)炭層 的致密程度明顯提高，從而達(dá)到增強(qiáng)阻燃的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種環(huán)保、阻燃性能、隔熱性能和力 學(xué)性能更優(yōu)異的阻燃聚氨醋硬質(zhì)泡沫材料。
[0007] 本發(fā)明的另一目的是提供上述的阻燃聚氨醋硬質(zhì)泡沫材料的制備方法。
[0008] 為解決W上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是： 一種阻燃聚氨醋硬質(zhì)泡沫材料，按質(zhì)量百分比計(jì)，其原料組份包括： 聚酸多元醇 20~30% 催化劑 35~45〇/〇 發(fā)泡劑 1~5% 泡沫穩(wěn)定劑 1~5% 阻燃復(fù)配物 2~8% 納米協(xié)效劑 25~35% 多亞甲基多苯基異氯酸醋 2~5% 其中，所述阻燃復(fù)配物由阻燃劑和成炭劑按重量比1~5 :1的比例混合而成，所述阻燃 劑為憐酸醋、聚憐酸錠、Ξ聚氯胺憐酸類(lèi)化合物、Ξ聚氯胺氯尿酸鹽和次憐(麟）酸鹽中的一 種或幾種的組合。
[0009] 優(yōu)選地，所述的憐酸醋為甲基憐酸二甲醋、乙基憐酸二乙醋、雙酪A雙（二苯基憐 酸醋）和間苯二酪（二苯基憐酸醋）中的一種或幾種的組合。
[0010] 優(yōu)選地，所述的Ξ聚氯胺憐酸類(lèi)化合物為Ξ聚氯胺憐酸鹽(ΜΡ)、Ξ聚氯胺聚憐酸 鹽(ΜΡΡ)和Ξ聚氯胺焦憐酸鹽（ΜΡ0Ρ)中的一種或幾種的組合。
[0011] 優(yōu)選地，所述的次憐(麟）酸鹽為次憐酸鹽、二乙基次麟酸鹽巧日二乙基次憐酸侶， ADP)、苯基次麟酸鹽巧日苯基次麟酸侶，ΑΙΡΡ)、甲基環(huán)己基次麟酸鹽、徑烷基苯基次麟酸鹽 和憐雜環(huán)戊締次麟酸鹽中的一種或幾種的組合。
[0012] 優(yōu)選地，所述成炭劑為季戊四醇籠狀憐酸醋巧日ΡΕΡΑ)、季戊四醇和焦憐酸贓嗦中 的一種或幾種的組合。
[0013] 優(yōu)選地，所述的聚酸多元醇的牌號(hào)為4110,徑值為420~460m巧OH/g，黏度為 2900 ~4500mPa·Sd
[0014] 優(yōu)選地，所述的催化劑為乙二胺、環(huán)己胺、辛酸鐘和乙酸鐘中的一種。
[0015] 優(yōu)選地，所述的泡沫穩(wěn)定劑是有機(jī)娃泡沫穩(wěn)定劑，所述的發(fā)泡劑是水。
[0016] 優(yōu)選地，所述的納米協(xié)效劑為納米礦渣、納米膨脹珍珠巖粉、納米分子篩和納米蒙 脫±中的一種或幾種的組合。
[0017] 上述的阻燃聚氨醋硬質(zhì)泡沫材料的制備方法，具體步驟如下： 按配方量比例稱取聚酸多元醇、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑和發(fā)泡劑，W800~1200轉(zhuǎn)/分鐘 的攬拌速度混合30~90秒，然后加入阻燃復(fù)配物和納米協(xié)效劑繼續(xù)攬拌30~90秒，最后 加入多亞甲基多苯基異氯酸醋，繼續(xù)混合10-20秒后，立即誘鑄到模具中，待其固化成型后 即制得所述的阻燃聚氨醋硬質(zhì)泡沫材料。
[001引 由于W上技術(shù)方案的實(shí)施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明通過(guò)選擇特定的阻燃復(fù)配物對(duì)聚氨醋材料進(jìn)行阻燃，得到的硬質(zhì)泡沫材料不含 面素、環(huán)保安全，極限氧指數(shù)可達(dá)36%，具有優(yōu)良的阻燃性能、隔熱性能。本發(fā)明首次將納米 礦物質(zhì)作為阻燃協(xié)效劑和補(bǔ)強(qiáng)協(xié)效劑應(yīng)用在聚氨醋發(fā)泡材料中，在提高材料阻燃性能的同 時(shí)也確保了其力學(xué)強(qiáng)度。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但不限于運(yùn)些實(shí)施例。
[0020] 本發(fā)明阻燃聚氨醋硬質(zhì)泡沫材料按如下方法制備而成： 按配方量比例稱取聚酸多元醇、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑和發(fā)泡劑，WlOOOr/min的攬拌速 度混合60s，然后加入阻燃復(fù)配物和納米協(xié)效劑繼續(xù)攬拌60s，最后加入多亞甲基多苯基異 氯酸醋，繼續(xù)混合10s后，立即誘鑄到模具中，待其固化成型后即制得本發(fā)明的阻燃聚氨醋 硬質(zhì)泡沫材料。
[00川 實(shí)施例1 本實(shí)施例制備阻燃聚氨醋硬質(zhì)泡沫材料的原料配方如下： 聚酸多元醇4110 22% 乙二胺 3% 水 30/0 有機(jī)娃泡沫穩(wěn)定劑 2% 二乙基次麟酸侶 11% 焦憐酸贓嗦 8% DMMP 11% 納米分子篩 5% 多亞甲基多苯基異氯酸醋 35% 實(shí)施例2 本實(shí)施例制備阻燃聚氨醋硬質(zhì)泡沫材料的原料配方如下： 聚酸多元醇4110 22% 環(huán)己胺 吧I。 水 30/0 有機(jī)娃泡沫穩(wěn)定劑 2% Ξ聚氯胺氯尿酸鹽 10% 大分子Ξ嗦成炭劑 10% DEEP 10% 納米蒙脫± 4% 多亞甲基多苯基異氯酸醋 37% 實(shí)施例3 本實(shí)施例制備阻燃聚氨醋硬質(zhì)泡沫材料的原料配方如下： 聚酸多元醇4110 24% 辛酸鐘 2% 水 普k 有機(jī)娃泡沫穩(wěn)定劑 2% 次憐酸侶 10% 季戊四醇 10% 畑P 8% 納米礦渣 4% 多亞甲基多苯基異氯酸醋 38% 實(shí)施例4 本實(shí)施例制備阻燃聚氨醋硬質(zhì)泡沫材料的原料配方如下： 聚酸多元醇4110 21% 乙酸鐘 靴 水 40/0 有機(jī)娃泡沫穩(wěn)定劑 2% 苯基次憐酸侶 10% 季戊四醇籠狀憐酸醋 10% BDP 10% 納米膨脹珍珠巖粉 3% 多亞甲基多苯基異氯酸醋 38% 實(shí)施例5 本實(shí)施例制備阻燃聚氨醋硬質(zhì)泡沫材料的原料配方如下： 聚酸多元醇4110 25% 環(huán)己胺 吧I。 水 40/0 有機(jī)娃泡沫穩(wěn)定劑 1% 甲基環(huán)己基次麟酸鹽 10% 焦憐酸贓嗦 5% Ξ聚氯胺聚憐酸鹽 10% 納米蒙脫± 3% 多亞甲基多苯基異氯酸醋 40% 實(shí)施例6 對(duì)上述按實(shí)施例1~5中的原料配方加工制得的聚氨醋硬質(zhì)泡沫材料進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié) 果參見(jiàn)表-1。
[0022] 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)： 極限氧指數(shù)（L0I)測(cè)試參照ASTMD2863標(biāo)準(zhǔn)； 壓縮強(qiáng)度測(cè)試參照GB/T8813-2008 ; 導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試參照GBT10294-2008 ; 表-1
從表-1可W看出，本發(fā)明阻燃聚氨醋硬質(zhì)泡沫材料具有非常好的阻燃效果，極限氧指 數(shù)均能達(dá)到33%W上，最高可達(dá)36%，并且導(dǎo)熱系數(shù)低，有非常好的隔熱性能，同時(shí)力學(xué)性能 也保持較好。
[0023] W上對(duì)本發(fā)明做了詳盡的描述，其目的在于讓熟悉此領(lǐng)域技術(shù)的人±能夠了解本 發(fā)明的內(nèi)容并加W實(shí)施，并不能W此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)所 作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種阻燃聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料，其特征在于：按質(zhì)量百分比計(jì)，其原料組份包括： 聚醚多元醇 20~30% 催化劑 35~45% 發(fā)泡劑 1~5% 泡沫穩(wěn)定劑 1~5% 阻燃復(fù)配物 2~8% 納米協(xié)效劑 25~35% 多亞甲基多苯基異氰酸酯 2~5% 其中，所述阻燃復(fù)配物由阻燃劑和成炭劑按重量比1~5 :1的比例混合而成，所述阻燃 劑為磷酸酯、聚磷酸銨、三聚氰胺磷酸類(lèi)化合物、三聚氰胺氰尿酸鹽和次磷(膦）酸鹽中的一 種或幾種的組合。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料，其特征在于：所述的磷酸酯為甲 基磷酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯、雙酚A雙（二苯基磷酸酯）和間苯二酚（二苯基磷酸酯） 中的一種或幾種的組合。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料，其特征在于：所述的三聚氰胺磷 酸類(lèi)化合物為三聚氰胺磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽和三聚氰胺焦磷酸鹽中的一種或幾種的 組合。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料，其特征在于：所述的次磷(膦）酸 鹽為次磷酸鹽、二乙基次膦酸鹽、苯基次膦酸鹽、甲基環(huán)己基次膦酸鹽、羥烷基苯基次膦酸 鹽和磷雜環(huán)戊烯次膦酸鹽中的一種或幾種的組合。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料，其特征在于：所述成炭劑為季戊 四醇籠狀磷酸酯、季戊四醇和焦磷酸哌嗪中的一種或幾種的組合。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料，其特征在于：所述的聚醚多元醇 的牌號(hào)為4110,羥值為420~460mgK0H/g，黏度為2900~4500mPa·s。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料，其特征在于：所述的催化劑為乙 二胺、環(huán)己胺、辛酸鉀和乙酸鉀中的一種。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料，其特征在于：所述的泡沫穩(wěn)定劑 是有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑，所述的發(fā)泡劑是水。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料，其特征在于：所述的納米協(xié)效劑 為納米礦渣、納米膨脹珍珠巖粉、納米分子篩和納米蒙脫土中的一種或幾種的組合。10. 權(quán)利要求1~9中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的阻燃聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料的制備方法， 其特征在于：具體步驟如下： 按配方量比例稱取聚醚多元醇、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑和發(fā)泡劑，以800~1200轉(zhuǎn)/分鐘 的攪拌速度混合30~90秒，然后加入阻燃復(fù)配物和納米協(xié)效劑繼續(xù)攪拌30~90秒，最后 加入多亞甲基多苯基異氰酸酯，繼續(xù)混合10-20秒后，立即澆鑄到模具中，待其固化成型后 即制得所述的阻燃聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種阻燃聚氨酯硬質(zhì)泡沫材料，按質(zhì)量百分比計(jì)，其原料組份包括：聚醚多元醇20～30%、催化劑35～45%、發(fā)泡劑1～5%、泡沫穩(wěn)定劑1～5%、阻燃復(fù)配物2～8%、納米協(xié)效劑25～35%和多亞甲基多苯基異氰酸酯2～5%。本發(fā)明通過(guò)選擇特定的阻燃復(fù)配物對(duì)聚氨酯材料進(jìn)行阻燃，得到的硬質(zhì)泡沫材料不含鹵素、環(huán)保安全，極限氧指數(shù)可達(dá)36%，具有優(yōu)良的阻燃性能、隔熱性能。本發(fā)明首次將納米礦物質(zhì)作為阻燃協(xié)效劑和補(bǔ)強(qiáng)協(xié)效劑應(yīng)用在聚氨酯發(fā)泡材料中，在提高材料阻燃性能的同時(shí)也確保了其力學(xué)強(qiáng)度。
【IPC分類(lèi)】C08G101/00, C08K5/3462, C08J9/08, C08K13/02, C08K5/5313, C08G18/76, C08K13/04, C08K5/3492, C08K3/34, C08K13/08, C08K5/053, C08G18/48
【公開(kāi)號(hào)】CN105330818
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510859869
【發(fā)明人】李國(guó)俊, 肖錫福, 李高濤
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州研究院
【公開(kāi)日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年12月1日