CN110903454B - 一种改性聚氨酯发泡材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改性聚氨酯发泡材料及其制备方法和应用，属于聚氨酯材料技术领域。本发明提供的改性聚氨酯发泡材料，由包括质量份数的组分制备得到：聚多元醇100～140份；多异氰酸酯200～240份；阻燃剂6～18份；增强剂7～18份；发泡剂9～15份；表面活性剂1.8～2.2份；催化剂3～4份。本发明以聚多元醇和多异氰酸酯为主体，配合使用阻燃剂和增强剂，在发泡剂、表面活性剂和催化剂的共同作用下，得到的改性聚氨酯发泡材料既保留了聚氨酯泡沫塑料孔隙率高、密度低、透气、保温和体积大的优点，而且力学性能、阻燃性能和粘结性能优异。

Description

一种改性聚氨酯发泡材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及聚氨酯材料技术领域，具体涉及一种改性聚氨酯发泡材料及其制备方法和应用。
背景技术
硬质聚氨酯泡沫力学性能优异，密度小、质量轻，并具有良好的多孔结构，且制备方便。传统的聚氨酯泡沫是以氯氟烃化合物(CFCs)作为发泡剂进行发泡反应，然而CFCs会严重破坏地球臭氧层结构，导致温室效应，破坏人类的生存环境，已被世界各地所禁止。同时，聚氨酯泡沫材料的大量使用对日益枯竭的石油资源消耗极大，且废弃后因不能降解而引起“白色污染”。
传统的硬质聚氨酯泡沫的结构主要由碳氢链段构成，因此极易燃烧，其极限氧指数(LOI)仅为18.1％，并且在燃烧过程中释放大量黑烟，为消防安全带来极大隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性聚氨酯发泡材料及其制备方法和应用，本发明提供的改性聚氨酯发泡材料阻燃性能和力学性能优异。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种改性聚氨酯发泡材料，由包括以下质量份数的组分制备得到：
聚多元醇100～140份；
多异氰酸酯200～240份；
阻燃剂6～18份；
增强剂7～18份；
发泡剂9～15份；
表面活性剂1.8～2.2份；
催化剂3～4份。
优选的，所述聚多元醇包括聚醚多元醇或聚酯多元醇；
所述多异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。
优选的，所述阻燃剂包括杂化硅、三(2-氯乙基)磷酸酯、三聚氰胺、氢氧化铝和硼酸盐中的一种或几种；
所述增强剂包括木质素、碳酸钙、中空玻璃微珠和碳纤维中的一种或几种；
所述表面活性剂包括二甲基硅油、聚硅氧烷、环氧大豆油和乙烯基硅油中的一种或几种。
优选的，所述催化剂为有机金属类催化剂和叔胺类催化剂。
优选的，所述发泡剂包括化学发泡剂和物理发泡剂；
所述化学发泡剂包括水、偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸异丙酯或4,4'-氧代双苯磺酰肼；
所述物理发泡剂包括二氯甲烷、正己烷、石油醚、液体二氧化碳和三氯氟甲烷中的一种或几种。
本发明提供了上述技术方案所述改性聚氨酯发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚多元醇、增强剂、阻燃剂、发泡剂、表面活性剂、催化剂、多异氰酸酯混合，依次进行发泡、养护和固化，得到改性聚氨酯发泡材料。
优选的，所述发泡的温度为0～30℃，时间为10～30min。
优选的，所述养护的温度为40～70℃，时间为2～20h。
优选的，所述固化的温度为5～40℃，时间为2～30h。
本发明提供还了上述技术方案所述改性聚氨酯发泡材料或上述技术方案所述制备方法制备的改性聚氨酯发泡材料在保温材料中的应用。
本发明提供了一种改性聚氨酯发泡材料，由包括质量份数的组分制备得到：聚多元醇100～140份；多异氰酸酯200～240份；阻燃剂6～18份；增强剂7～18份；发泡剂9～15份；表面活性剂1.8～2.2份；催化剂3～4份。本发明以聚多元醇和多异氰酸酯为改性聚氨酯发泡材料的骨架材料，配合使用阻燃剂和增强剂，在发泡剂、表面活性剂和催化剂的共同作用下，得到的改性聚氨酯发泡材料既保留了聚氨酯泡沫塑料多孔、密度低、透气、保温和体积大的优点，同时保留了异氰酸酯和多元醇的优异性能，对玻璃、金属、塑料、木材、钢材等多种基材都有良好的粘结性能，这是其他种类的发泡材料所不具有的优点；而且力学性能和阻燃性能优异。如实施例结果所示，本发明提供的改性聚氨酯发泡材料的拉伸强度高达1.21MPa。
本发明提供的制备方法，操作简单，适宜工业化生产。
具体实施方式
本发明提供了一种改性聚氨酯发泡材料，由包括以下质量份数的组分制备得到：
聚多元醇100～140份；
多异氰酸酯200～240份；
阻燃剂6～18份；
增强剂7～18份；
发泡剂9～15份；
表面活性剂1.8～2.2份；
催化剂3～4份。
在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
在本发明中，按重量份数计，制备所述改性聚氨酯发泡材料的原料包括聚多元醇100～140份，优选为110～130份，更优选为120份。在本发明中，所述聚多元醇优选包括聚醚多元醇或聚酯多元醇。在本发明中，所述聚醚型多元醇优选包括聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇和聚醚多元醇4110b中的一种或几种。在本发明中，所述聚酯型多元醇优选由含羧基原料和多元醇原料酯化反应得到；所述含羧基原料优选包括二元酸、酸酐或酯；所述二元酸优选包括苯二甲酸、苯二甲酸酐或苯二甲酸酯、己二酸、卤代苯二甲酸；所述多元醇优选包括乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、三羟甲基丙烷和季戊四醇中的一种或几种。
在本发明中，以所述聚多元醇的重量份数为基准，制备所述改性聚氨酯发泡材料的原料包括多异氰酸酯200～240份，优选为210～230份，更优选为220份。在本发明中，所述多异氰酸酯优选包括二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。在本发明中，所述聚多元醇和多异氰酸酯构成制备改性聚氨酯发泡材料的骨架材料，两者的用量比例对于改性聚氨酯发泡材料的性能影响很大，当所述聚多元醇的用量过多时易造成改性聚氨酯发泡材料开裂或塌泡；用量过少则导致改性聚氨酯发泡材料偏硬、弹性降低，手感不好；当所述多异氰酸酯的用量过多会导致改性聚氨酯发泡材料形成大孔和闭孔、硬度增加、熟化时间长引起烧心等；用量过少则导致改性聚氨酯发泡材料泡沫裂纹、回弹性差、强度差、压缩永久变形增大等；本发明将所述聚多元醇和多异氰酸酯的用量控制在上述范围内(聚多元醇100～140份，多异氰酸酯200～240份)，能够提高改性聚氨酯发泡材料的发泡性能、力学性能和粘结性能。
在本发明中，所述聚多元醇和多异氰酸酯构成改性聚氨酯发泡材料的骨架。一般来说，多异氰酸酯或其衍生物百分含量越高，胶粘层的表面张力越大，能与金属等基材很好地匹配，粘接强度一般较高，但若NCO含量过高，导致硬段含量太高，由于极性基团含量太多会约束聚合物链段的活动和扩散能力，反而导致粘接强度下降；本发明将两者的质量比控制在上述范围内，能够保证异氰酸酯与羟基的摩尔比，即异氰酸酯指数R＝n-NCO/n-OH在1.2～1.8范围内，提高聚氨酯发泡材料的粘接性能，在其他原料的共同作用下得到的改性聚氨酯发泡材料玻璃、金属、塑料、木材、钢材等多种基材都有良好的连接性。
在本发明中，以所述聚多元醇的重量份数为基准，制备所述改性聚氨酯发泡材料的原料包括阻燃剂6～18份，优选为8～16份，更优选为10～12份。在本发明中，所述阻燃剂优选包括杂化硅、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、三聚氰胺和氢氧化铝、硼酸盐中的一种或几种，更优选为杂化硅、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、三聚氰胺、氢氧化铝或硼酸盐，最优选为杂化硅。在本发明中，所述阻燃剂的用量过多会导致改性聚氨酯发泡材料的弹性逐渐变差，即硬度增大，随着阻燃剂用量的增加，改性聚氨酯发泡材料的结构也越来越松散，最后导致粉碎，不能得到改性聚氨酯发泡材料；本发明将所述阻燃剂的用量控制在上述范围内，能够提高改性聚氨酯发泡材料的力学性能和阻燃性能。
在本发明中，所述杂化硅的制备方法优选包括以下步骤：将废弃泡沫浸泡于硅酸钠溶液中，然后依次进行干燥、破碎和煅烧，得到杂化硅。在本发明中，所述硅酸钠溶液的质量浓度优选为5％～20％，更优选为10％～15％；本发明对于所述硅酸钠溶液的用量没有特殊限定，能够将所述废弃泡沫浸没即可。在本发明中，所述废弃泡沫在硅酸钠溶液中浸泡后，能够使硅酸钠覆盖并渗入废弃泡沫的泡孔中，从而提高其强度和阻燃性能。
在本发明中，所述浸泡的时间优选为2～24h，更优选为12～24h，最优选为20～24h。
在本发明中，所述干燥优选包括依次进行的鼓风干燥和真空干燥。在本发明中，所述鼓风干燥的温度优选为50～120℃，更优选为70～100℃，最优选为90℃；时间优选为0.5～3h，更优选为1h；所述鼓风干燥优选在电热鼓风干燥箱中进行。在本发明中，所述真空干燥的温度优选为90～110℃，更优选为100℃；时间优选为0.5～3h，更优选为1h；压力优选为0.1～0.6MPa，更优选为0.2～0.4MPa；所述真空干燥优选在真空干燥箱中进行。
在本发明中，所述破碎的方式优选为研磨。在本发明中，所述破碎后所得粉料的粒度优选为50～100目，更优选为70～80目。
在本发明中，所述煅烧优选在管式炉中进行；所述管式炉的升温速率优选为2～12℃/min，更优选为4～10℃/min，最优选为5℃/min。在本发明中，所述煅烧的温度优选为800～1000℃，更优选为850～950℃，最优选为900℃；所述煅烧的时间优选为3～15h，更优选为8～14h，最优选为12h。
完成所述煅烧后，本发明优选还包括将所得体系的温度降低至室温，得到杂化硅。
在本发明中，杂化硅中含有Si-Si键、Si-C键和Si-P键中的至少一种，通过物理混合在发泡材料中，燃烧时形成无机隔氧绝热保护层，即杂化硅主要通过改善聚氨酯的分子结构、改善聚氨酯的相对分子质量和共混来提高阻燃和抑烟效果，改善基体材料的成炭和加工及力学性能，使改性聚氨酯发泡材料具有优异的阻燃性能和力学性能；并且杂化硅以废弃泡沫为原料，来源广泛，大大降低改性聚氨酯发泡材料的阻燃成本。
在本发明中，杂化硅阻燃剂的阻燃机理是凝聚相阻燃机理，即通过形成裂化碳层并改善碳层的抗氧化性，在将杂化硅阻燃剂添加到聚合物材料中之后，杂化硅阻燃剂将迁移到材料的表面以形成具有阻燃富集层的聚合物梯度材料，一旦燃烧，就会生成含有在燃烧过程中生成Si-Si和/或Si-C键的无机隔氧绝热保护层，这既阻止了燃烧分解产物外逸，又抑制了高分子材料的热分解，达到了阻低烟、阻燃和降低毒性的目的。本发明以废弃泡沫和硅酸钠为原料制备得到杂化硅，然后以杂化硅作为聚氨酯发泡材料的阻燃剂，一方面将废弃泡沫固体废弃物进行二次利用，绿色环保，另一方面也能够明显提高聚氨酯发泡材料的阻燃性能。
本发明提供的改性根据凝聚相阻燃原理提高阻燃性，加入的杂化硅是含硅的有机物和无机物杂化而成物质，含硅基团具备较高的憎水性、热稳定性、氧化稳定性及良好的柔顺性，使聚氨酯泡沫有阻燃、耐热的性能，一旦燃烧就会生成聚硅氧烷特有的、含有Si-Si和/或Si-C键的无机隔氧绝热保护层以此来提高阻燃性。
在本发明中，以所述聚多元醇的重量份数为基准，制备所述改性聚氨酯发泡材料的原料包括增强剂7～18份，优选为12～16份，更优选为12～14份。在本发明中，所述增强剂优选包括木质素、碳酸钙、中空玻璃微珠和碳纤维中的一种或几种，更优选包括木质素、碳酸钙、中空玻璃微珠或碳纤维。在本发明中，以增强剂代替部分聚多元醇原料，提高了聚氨酯发泡材料的力学性能，而且降低了生产成本，对环境友好。在本发明中，所述增强剂的用量过多会降低改性聚氨酯发泡材料的压缩性；用量过少导致改性聚氨酯发泡材料的的交联度增加，力学性能变差；本发明将所述增强剂用量控制在上述范围内，能够提高改性聚氨酯发泡材料的力学性能。
在本发明中，以所述聚多元醇的重量份数为基准，制备所述改性聚氨酯发泡材料的原料包括发泡剂9～15份，优选为10～14份，更优选为11～12份。在本发明中，所述发泡剂优选包括化学发泡剂和物理发泡剂。在本发明中，所述化学发泡剂优选包括水、偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸异丙酯或4,4'-氧代双苯磺酰肼。在本发明中，所述物理发泡剂优选包括二氯甲烷、正己烷、石油醚、液体二氧化碳和三氯氟甲烷中的一种或几种。在本发明中，所述化学发泡剂和物理发泡剂的质量比优选为(0.1～0.3)：1，更优选为0.2:1。在本发明中，所述发泡剂的用量过多易导致改性聚氨酯发泡材料的表观密度降低，硬度增加，同时泡孔支柱变小、变弱，降低了承载能力，易塌泡、裂泡，同时会导致消耗的多异氰酸酯的量增加，放热量多，易烧心；用量过少易导致改性聚氨酯发泡材料发泡不完全；本发明将所述发泡剂的用量控制在上述范围内，能够提高改性聚氨酯发泡材料的发泡密度，同时提高其力学性能。
在本发明中，以所述聚多元醇的重量份数为基准，制备所述改性聚氨酯发泡材料的原料包括表面活性剂1.8～2.2份，优选为1.8～2.0份，更优选为1.8份。在本发明中，所述表面活性剂优选包括二甲基硅油、聚硅氧烷、环氧大豆油和乙烯基硅油中的一种或几种，更优选包括二甲基硅油、聚硅氧烷、环氧大豆油或乙烯基硅油。在本发明中，所述表面活性剂的用量过多导致后期泡沫壁弹性增加，不易破裂，泡孔细，造成闭孔；用量过少导致泡孔稳定性不足，造成严重并泡，泡孔粗大而不均匀，甚至塌泡；本发明将所述表面活性剂的用量控制在上述范围内，能够起到稳定泡孔的作用，同时能够控制改性聚氨酯发泡材料的泡孔结构和均匀度。
在本发明中，以所述聚多元醇的重量份数为基准，制备所述改性聚氨酯发泡材料的原料包括催化剂3～4份，优选为3.2～3.8份，更优选为3.4～3.6份。在本发明中，所述催化剂优选为有机金属类催化剂和叔胺类催化剂。在本发明中，所述有机金属类催化剂优选包括二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、二辛基锡和二丁基锡中的一种或几种。在本发明中，所述叔胺类催化剂优选包括三乙醇胺、三亚乙基二胺、二甲氨基乙氧基乙醇和二甲基乙醇胺中一种或几种。在本发明中，所述有机金属类催化剂和叔胺类催化剂的质量比优选为(4～5)：1，更优选(4～4.5)：1。在本发明中，所述催化剂的用量过多易导致改性聚氨酯发泡材料出现中空开裂；用量过少则改性聚氨酯发泡材料后收缩严重；本发明将所述催化剂的用量控制在上述范围内，能够提高改性聚氨酯发泡材料的力学性能。
本发明提供了上述技术方案所述改性聚氨酯发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚多元醇、增强剂、阻燃剂、化学发泡剂、表面活性剂、催化剂、物理发泡剂、多异氰酸酯混合，依次进行发泡、养护和固化，得到改性聚氨酯发泡材料。
在本发明中，所述聚多元醇、增强剂、阻燃剂、化学发泡剂、表面活性剂、催化剂、物理发泡剂、多异氰酸酯混合的顺序优选为将聚多元醇、增强剂、阻燃剂、化学发泡剂、表面活性剂、催化剂、物理发泡剂进行第一混合，然后加入多异氰酸酯进行第二混合。在本发明中，所述第一混合和第二混合的方式优选为搅拌混合；所述第一混合和第二混合的速度独立地优选为200～400r/min，更优选为300r/min；本发明对于所述第一混合的时间没有特殊限定，能够保证各原料混合均匀即可；本发明对于所述第二混合的时间没有特殊限定，搅拌至出现乳白色即可，即到达乳白时间，具体如1～20s，本发明采用搅拌混合方式，能使原料充分接触，加快到达乳白时间，以便于后续的发泡过程。
在本发明中，所述发泡的温度优选为0～30℃，更优选为20～30℃，时间为10～30min，更优选为10～20min。在本发明中，当以水为化学发泡剂时，所述发泡过程中多异氰酸酯与水反应，经过中间产物生成胺，并产生二氧化碳气体，即发生发泡反应，反应式如下：～R～NCO+H-O-H→～R～NHCOOH→RHNH+CO-O；多异氰酸酯基与多元醇的羟基反应生成氨基甲酸酯基团，同时伴随着热量的是释放，即发生凝胶反应，反应式如下：～R～NCO+HO～R'→～R～NHCOO～R'～，其中，～R～NCO表示多异氰酸酯基中含有的异氰酸酯基团。
在本发明中，所述养护的温度优选为40～70℃，更优选为50～60℃，时间优选为2～20h，更优选为10～12h；所述养护的方式优选为静置养护。在本发明中，所述养护过程中，发生的反应是凝胶反应，即促使残留的异氰酸酯与未反应的多元醇和多元胺发生反应进而完成聚氨酯和聚脲的合成反应。
在本发明中，所述固化的温度优选为5～40℃，更优选为25～35℃，时间优选为2～30h，更优选为15～20h。在本发明中，所述固化过程中发泡过程中生成的胺很快和过剩的异氰酸酯反应生成脲，反应式如下：～R～NCO+HNH～R→～R～NHCONH～R～；异氰酸酯与氨基甲酸酯氮原子上的氢反应生成脲基甲酸酯，反应式如下：～R～NCO+～R～NHCOO～R'～→～R～N(CONHR)COO～R'～，本发明控制所述固化的温度能够让加速上述反应过程，能够防止改性聚氨酯发泡材料发生变形。
金属、玻璃等物质表面张力很高，属于高能表面，本发明制备的改性聚氨酯发泡材料发泡时产生内聚能较高的氨酯键和脲键，在一定条件下能在粘接面上聚集，形成高表面张力胶粘层；木材等基材由纤维组成，而纤维具有一定的吸湿率，并且常含有醚键、酯键、酰胺键等极性键，以及羧基、羟基等，水和羟基容易与改性聚氨酯发泡材料中的-NCO基团反应，形成牢固的氨酯键和脲键等化学键，而纤维中的极性基团与多异氰酸酯中的极性基团之间形成氢键，并且多异氰酸酯胶胶水分子还容易渗入纤维之间，对于这类材料一般能形成牢固的粘接；发泡过程中聚多元醇和多异氰酸酯生成脲基或缩二脲，并且在固化时异氰酸酯会发生自聚，形成交联结构，与橡胶分子交联网络形成聚合物交联互穿网络(IPI)；因而本发明制备的改性聚氨酯发泡材料对于玻璃、金属、塑料、木材、钢材的粘结性能优异，这是其他种类的发泡材料所不具有的优点。而且本发明制备的改性聚氨酯发泡材料力学性能和阻燃性能优异。本发明提供的制备方法，操作简单，适宜工业化生产。
本发明提供还了上述技术方案所述改性聚氨酯发泡材料或上述技术方案所述制备方法制备的改性聚氨酯发泡材料在保温材料中的应用。
在本发明中，所述改性聚氨酯发泡材料在保温材料的应用施工时优选采用喷涂方式。硬泡体喷涂聚氨酯是一种高分热固型聚合物，永久性的机械锚固、临时性的固定、穿墙管道或者外墙上的附着物的固定，往往会造成局部热桥，由于本发明提供的改性聚氨酯发泡材料与一般墙体材料粘结强度高，而采取喷涂工艺，无须任何胶粘剂和锚固件，是一种天然的胶粘材料，能形成连续的保温层，保证了改性聚氨酯发泡材料保温材料与墙体的共同作用并有效阻断热桥。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备原料：聚醚多元醇12g、杂化硅1.2g、木质素1.8g、蒸馏水0.2g、二氯甲烷1g、二甲基硅油0.18g、三乙醇胺0.068g、二月桂酸二丁基锡0.28g和二甲烷基二异氰酸酯22g。
将废弃的泡沫浸入到硅酸钠溶液浸泡24h，然后将浸泡后的废弃泡沫置于电热鼓风干燥箱中在90℃条件下干燥1h，然后置于真空干燥箱中在100℃、0.3MPa条件下干燥2h，将所得干燥物料研磨至粉末状，将所得粉末置于管式炉，以5℃/min的升温速率将温度升至900℃后煅烧12h，冷却至室温，得到杂化硅。
将聚醚多元醇、木质素、杂化硅、蒸馏水、二甲基硅油、三乙醇胺、二月桂酸二丁基锡和二氯甲烷置于烧杯中搅拌混合均匀，在所得混合液中加入二甲烷基二异氰酸酯在300r/min条件下搅拌20s后开始呈现乳白色，将所得混合料倒入模具中使其自行发泡10min，将所得材料在55℃下静置养护10h，在25℃条件下固化18h，脱去模具，得到改性聚氨酯发泡材料。
实施例2～9
按照实施例1的方法制备改性聚氨酯发泡材料，与实施例1的区别在于，杂化硅、木质素和二甲基硅油的用量不同。实施例1～9中杂化硅、木质素和二甲基硅油的用量如表1所示。
表1实施例1～9各原料用量
Figure BDA0002316693190000101
实施例10
制备原料：聚酯多元醇12g、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)0.6g、碳酸钙1.2g、偶氮二甲酸胺(ADC)0.2g、正己烷1g、聚硅氧烷0.20g、三亚乙基二胺(1-6)0.068g、二醋酸二丁基锡0.28g和甲苯二异氰酸酯22g。
将聚酯多元醇、碳酸钙、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、偶氮二甲酸胺(ADC)、聚硅氧烷、三亚乙基二胺(1-6)、二醋酸二丁基锡和正己烷置于烧杯中搅拌混合均匀，在所得混合液中加入甲苯二异氰酸酯在300r/min条件下搅拌20s后开始呈现乳白色，将所得混合料倒入模具中使其自行发泡10min，将所得材料在55℃下静置养护10h，在25℃条件下固化18h，脱去模具，得到改性聚氨酯发泡材料。
实施例11
制备原料：聚醚多元醇12g、三聚氰胺1.8g、中空玻璃微珠1.2g、偶氮二甲酸二异丙酯0.2g、石油醚1g、环氧大豆油0.20g、二甲氨基乙氧基乙醇0.068g、二辛基锡0.28g和多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)22g。
将聚醚多元醇、中空玻璃微珠、三聚氰胺、偶氮二甲酸胺(ADC)、聚硅氧烷、二甲氨基乙氧基乙醇、二辛基锡和石油醚置于烧杯中搅拌混合均匀，在所得混合液中加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)在300r/min条件下搅拌20s后开始呈现乳白色，将所得混合料倒入模具中使其自行发泡10min，将所得材料在55℃下静置养护10h，在25℃条件下固化18h，脱去模具，得到改性聚氨酯发泡材料。
实施例12
制备原料：聚酯多元醇12g、氢氧化铝1.2g、碳纤维1.2g、4，4'-氧代双苯磺酰肼(OBSH)0.2g、液体二氧化碳1g、乙烯基硅油0.22g、二甲基乙醇胺(1-11)0.068g、二丁基锡0.28g和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)22g。
将聚酯多元醇、碳纤维、氢氧化铝、4,4'-氧代双苯磺酰肼(OBSH)、乙烯基硅油、二甲基乙醇胺(1-11)、二丁基锡和液体二氧化碳置于烧杯中搅拌混合均匀，在所得混合液中加入六亚甲基二异氰酸酯(HDI)在300r/min条件下搅拌20s后开始呈现乳白色，将所得混合料倒入模具中使其自行发泡10min，将所得材料在55℃下静置养护10h，在25℃条件下固化18h，脱去模具，得到改性聚氨酯发泡材料。
测试例
1、拉伸强度
根据国家标准GB/T9641-1988制作测试试件，尺寸为5cm×1cm×5mm，使用万能力学试验机，在100～2000mm/min范围内进行拉伸测试，直至样品断裂，测试结果如表2所示。
2、氧指数
根据国家标准GB/T2406-93，测试试样的氧指数，测试结果如表2所示。
3、泡孔均匀性
由SEM观察泡沫泡孔形态，测试结果如表2所示。
4、密度
根据国家标准GB/T6342-1996测量试样的尺寸，根据国家标准GB/T6343--2009/IS0845:2006进行表观密度的测定，测试结果如表2所示。
5、压缩永久变形
根据国家标准GB/T6669-2008，截面试验:试验应在有代表性的已知面积的挤出试样或模压试样的横截面上进行，每个试样的长度为50mm,厚度不小于3mmn。试样上下面应平行，测试结果如表2所示。
表2改性聚氨酯发泡材料的性能测试结果
Figure BDA0002316693190000121
由表2可知，本发明制备的改性材料的氧指数均达到了难燃，大部分燃烧性能等级到达B1级，密度在45～60g/cm3范围内。表明本发明制备的改性聚氨酯发泡材料力学性能和阻燃性能优异。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种改性聚氨酯发泡材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分制备得到：
聚多元醇100~140份；
多异氰酸酯200~240份；
阻燃剂6~18份；
增强剂7~18份；
发泡剂9~15份；
表面活性剂1.8~2.2份；
催化剂3~4份；
所述阻燃剂为杂化硅；所述杂化硅的制备方法包括以下步骤：将废弃泡沫浸泡于硅酸钠溶液中，然后依次进行干燥、破碎和煅烧，得到杂化硅；所述硅酸钠溶液的质量浓度为5%~20%；所述浸泡的时间为2~24h；所述煅烧的温度为800~1000℃，时间为3~15h；
所述增强剂包括木质素、碳酸钙、中空玻璃微珠和碳纤维中的一种或几种；
所述改性聚氨酯发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚多元醇、增强剂、阻燃剂、发泡剂、表面活性剂、催化剂、多异氰酸酯混合，依次进行发泡、养护和固化，得到改性聚氨酯发泡材料；
所述养护的温度为40~70℃，时间为10~20h；
所述固化的温度为5~40℃，时间为15~30h。
2.根据权利要求1所述的改性聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述聚多元醇包括聚醚多元醇或聚酯多元醇；
所述多异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的改性聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述表面活性剂包括二甲基硅油、聚硅氧烷、环氧大豆油和乙烯基硅油中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的改性聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述催化剂为有机金属类催化剂和叔胺类催化剂。
5.根据权利要求1所述的改性聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述发泡剂包括化学发泡剂和物理发泡剂；
所述化学发泡剂包括水、偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸异丙酯或4,4'-氧代双苯磺酰肼；
所述物理发泡剂包括二氯甲烷、正己烷、石油醚、液体二氧化碳和三氯氟甲烷中的一种或几种。
6.权利要求1~5任一项所述改性聚氨酯发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚多元醇、增强剂、阻燃剂、发泡剂、表面活性剂、催化剂、多异氰酸酯混合，依次进行发泡、养护和固化，得到改性聚氨酯发泡材料；
所述养护的温度为40~70℃，时间为10~20h；
所述固化的温度为5~40℃，时间为15~30h。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述发泡的温度为0~30℃，时间为10~30min。
8.权利要求1~5任一项所述改性聚氨酯发泡材料或权利要求6~7任一项所述制备方法制备的改性聚氨酯发泡材料在保温材料中的应用。
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无卤阻燃增强硬质聚氨酯泡沫塑料的研究;袁才登，等;《塑料工业》;20140930;第42卷(第9期);第118-121页 *

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CN110903454A (zh) 2020-03-24

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