[發(fā)明專利]阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料復(fù)合材料及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210292790.6
• 申請日: 2012-08-17
• 公開（公告）號: CN102775766A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉生鵬;許莉莉;金晶;樊慶春;張良均
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08K9/06;C08K3/22;C08K9/10;C08K3/02;C08J9/04;C08G18/48;C08G101/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料復(fù)合材料及制備方法，屬于改性硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料最大優(yōu)點是質(zhì)輕、隔熱保溫性好、吸音及緩沖抗震性優(yōu)良，具有較高的壓縮強度和較好的尺寸穩(wěn)定性，因而廣泛應(yīng)用于國防、建筑及交通等國民經(jīng)濟各部門。隨著硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的應(yīng)用范圍逐漸擴大，人們也逐漸認識到，增加硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的阻燃性是極為重要的。

硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料阻燃化，具體方法有以下四種：⑴反應(yīng)型阻燃劑，在泡沫塑料原料中引入具有阻燃作用的元素，如磷、鹵素等，此法燃燒時會產(chǎn)生刺激性氣體，不利于環(huán)保；⑵添加型阻燃劑，在原料中添加不具有反應(yīng)活性的但具有阻燃作用的物質(zhì)，發(fā)泡成型后，阻燃性物質(zhì)分散在泡沫塑料中；⑶浸漬法，把泡沫塑料浸于含阻燃劑的液體中，之后取出干燥；⑷防火涂層法，在泡沫塑料的外層，另加一層防火涂層。后兩者方法應(yīng)用范圍較小，不適用于閉孔率較高的硬聚氨酯泡沫塑料。常用的是第二種方法，也是應(yīng)用得最早、簡便而經(jīng)濟的方法。其中，添加無機型阻燃劑早已受到人們的重視。

無機阻燃劑在復(fù)合材料中有阻燃、抑煙效果，還賦予材料無毒、無腐蝕性和價格低廉等優(yōu)點。目前無機阻燃劑主要品種有氫氧化鋁、氫氧化鎂、無機磷等，而氫氧化鋁的熱分解溫度比氫氧化鎂低，不能再較高溫的溫度下加工，不能滿足聚合物材料加工成型要求；無機磷在實際應(yīng)用中易吸潮、氧化，并釋放出劇毒氣體，粉塵易爆炸，使用受到很大的局限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料復(fù)合材料及制備方法，采取將無機粒子納米氫氧化鎂與微膠囊化紅磷協(xié)同使用，提高了復(fù)合材料的阻燃性能。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料復(fù)合材料，它包括由以下原料制備而成，所述原料按重量計為：改性納米氫氧化鎂27-40份，微膠囊化紅磷10-13份，聚環(huán)氧丙烷30-50份，異氰酸酯30-45份，發(fā)泡劑5-15份，二月桂酸二丁基錫0.5-2份。

按上述方案，所述的異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯和多苯基多次甲基多異氰酸酯中的任意一種。

按上述方案，所述聚環(huán)氧丙烷為分子量為600-2000。

按上述方案，所述的改性納米氫氧化鎂是由納米氫氧化鎂經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑KH-550進行了濕法改性，納米氫氧化鎂的表面有機官能團化，濕法改性步驟如下：

⑴將納米氫氧化鎂粒子于110℃干燥后，配制成4mol/L的水溶液；

⑵將質(zhì)量濃度為98％硅烷偶聯(lián)劑KH-550溶于乙醇和水的混合溶液中，制備成質(zhì)量分數(shù)為50％的KH-550預(yù)水解溶液待用；

⑶將納米氫氧化鎂的水溶液滴加到KH-550預(yù)水解溶液，納米氫氧化鎂與硅烷偶聯(lián)劑KH-550的質(zhì)量比例為100:3；

⑷?用超聲波儀在60℃下持續(xù)超聲和攪拌2h，將反應(yīng)后的混合物經(jīng)抽濾醇洗后，于80℃下真空干燥，得到濕法改性納米氫氧化鎂。

按上述方案，所述的納米氫氧化鎂的粒徑為40-100nm。

本發(fā)明所述的阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料復(fù)合材料的制備方法，它包括以下步驟：

（1）按重量份數(shù)計，稱取改性納米氫氧化鎂2-40份，微膠囊化紅磷10-13份，聚環(huán)氧丙烷30-50份，異氰酸酯30-45份，發(fā)泡劑5-15份，二月桂酸二丁基錫0.5-2份；

（2）采用超聲將改性納米氫氧化鎂、微膠囊化紅磷、發(fā)泡劑、二月桂酸二丁基錫分散在聚環(huán)氧丙烷中，充分混合均勻，再加入異氰酸酯，攪拌混合，泡體發(fā)白時倒入模具中自由發(fā)泡1-3min，于干燥箱中80-120℃熟化，冷卻脫模后，即得到阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料復(fù)合材料。

硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的基本化學(xué)反應(yīng)包括異氰酸酯與羥基的反應(yīng)、異氰酸酯與胺的鏈增長反應(yīng)、異氰酸酯與水的發(fā)泡反應(yīng)和異氰酸酯的交聯(lián)反應(yīng)等。上述反應(yīng)在泡沫制備中都是以較快的速度同時進行。在弱堿、強堿和許多金屬離子二月桂酸二丁基錫作用下，部分反應(yīng)甚至能夠在幾分鐘之內(nèi)完成，最后形成聚氨酯泡沫體。其制備過程中的反應(yīng)原理如下：

⑴?異氰酸酯與羥基的反應(yīng)

異氰酸酯與含羥基化合物的反應(yīng)是RPUF制備中主要反應(yīng)，在通常條件下，醇類化合物和異氰酸酯發(fā)生反應(yīng)，在室溫至較高溫度范圍內(nèi)進行，生成聚氨基甲酸酯。

⑵?異氰酸酯與水的反應(yīng)

帶有異氰酸酯基團的化合物或高分子鏈節(jié)和水反應(yīng)先形成不穩(wěn)定的氨基甲酸，然后分解成胺和二氧化碳：