[發明專利]一種耐降解阻燃型硬質聚氨酯泡沫材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210376757.1
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102977586A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 韓海軍;王新鋒
• 申請（專利權）人: 北京東方雨虹防水技術股份有限公司
• 主分類號: C08L75/06
• 分類號: C08L75/06;C08L75/08;C08K5/521;C08K5/06;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/42;C08G101/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 高萍

技術領域

本發明涉及一種新型的耐降解阻燃型硬質聚氨酯泡沫材料及其制備方法，所述材料具有高強、低密且耐降解性能好、阻燃性能優良的特點，屬于材料化學領域。

背景技術

通常所用的硬質聚氨酯泡沫塑料采用的多元醇大都是官能團多、羥值高、分子量較低的聚醚(或聚酯)多元醇，它與多異氰酸酯反應后，其分子中網狀結構多(即交聯點多且稠密)，所得泡沫塑料硬度大、壓縮強度較高、尺寸穩定性和耐熱性也較好。在硬質聚氨酯泡沫塑料中，由于制品要求具有較高的剛度和較好的尺寸穩定性，一般來說采用芳環密度較高的芳香族異氰酸酯是有利的，因而在工業上常采用粗制MDI、PAPI或TDI低聚物。

早期研究對硬質聚氨酯泡沫材料的增強增韌改性進行了研究，如巴志新等研究了用直徑10～15μm的無堿磨碎玻璃纖維增強硬質聚氨酯泡沫塑料的壓縮強度和沖擊韌性，發現壓縮強度隨著玻纖粒度的細化而增大，玻纖偶聯處理后增強效果較好，但是耐降解性能較差，無阻燃性能。

為了提高硬質聚氨酯泡沫材料的強度，本領域曾使用納米材料對硬質聚氨酯泡沫進行增強，主要研究過的粒子主要包括CaCO₃、SiO₂、SiC或TiO₂、有機蒙脫上等，這些粒子也可混合使用，還可原位生產納米粒子作為改性劑。采用納米粒子改性，一般是用超聲波方法將粒子分散到體系中，在較低添加量時對拉伸、壓縮強度和模量就有一定提高，而且在一定范圍內韌性不會有太大降低。但它會引起發泡體系黏度迅速增加，從而導致發泡困難。

發明內容

為克服現有技術中硬質聚氨酯泡沫所存在的性能缺陷，本發明申請人通過大量創造性研究發明了一種新型的硬質聚氨酯泡沫材料，在提高了材料強度的同時，還具有一定的韌性，密度較低，并且發泡組分料黏度較低，發泡正常且表面平整性較好，同時硬質聚氨酯泡沫耐老化、耐黃變、耐降解性能較好，阻燃性能優異。

為實現上述目的，本發明是通過下述技術方案實現的：

一種耐降解阻燃型硬質聚氨酯泡沫材料，所述硬質聚氨酯泡沫材料，包括A、B、C三組分，其中A組分為官能度在2.0～3.5之間多異氰酸酯；B組分包括聚醚多元醇或者聚酯多元醇、發泡劑、交聯劑、擴鏈劑、泡沫穩定劑、催化劑、復合型穩定劑及助劑等；C組分是復合阻燃劑。

其中，C組分所用的復合阻燃劑在A組分中相容性較好。

相應的，本發明還提供了所述耐降解阻燃型硬質聚氨酯泡沫材料的制備方法包括下述步驟：(1)聚酯多元醇或者聚醚多元醇中加入發泡劑、交聯劑、擴鏈劑、泡沫穩定劑、催化劑、復合型穩定劑及助劑，攪拌得到的混合液作為B組分；(2)將C組分復合阻燃劑加入A組分多異氰酸酯中，分散后加入B組分，攪拌使其自由發泡。

其中，具體的反應條件、攪拌參數、裝置等可以根據實際生產條件、工藝環境和產品的具體類型進行合理的選擇調整，本發明并不限定特定的工藝參數，其中為了保持較好的反應速度和發泡效果，優選的，步驟(1)B組分的反應溫度為15～50℃，步驟(2)自由發泡的熟化時間為20min。

進一步的，申請了在大量生產研究中，得到了本發明所述耐降解阻燃型硬質聚氨酯泡沫材料較優的制備方法，具體如下：

15～50℃下，在聚酯多元醇或者聚醚多元醇中加入發泡劑、交聯劑、擴鏈劑、泡沫穩定劑、催化劑、復合穩定劑及其它他助劑，通過增力電動攪拌器攪拌180s，轉速為200r/min，得到的混合液作為B組分；將C組分復合阻燃劑加入A組分多異氰酸酯中，超聲使其復合阻燃劑分散后加入B組分，以轉速為200r/min高速攪拌3s，使其自由發泡。

上述制備方法僅為本發明最優選，并非限定本發明采用上述制備方法實現。

與傳統的聚氨酯泡沫材料相比，本發明的硬質聚氨酯泡沫材料通過使用復合穩定劑和復合阻燃劑在硬質聚氨酯泡沫材料中有效分散，且在發泡前復合穩定劑在B組分相容性較好，同時在制備時復合阻燃劑在A組分中超聲分散，所得硬質聚氨酯泡沫塑料性能優異，克服了增強粒子CaCO₃、SiO₂等發泡困難的難題，避免了玻璃纖維增強而韌性不好的缺點，同時也克服了泡沫耐老化、耐黃變、耐降解性能較差和無阻燃性能的缺陷。

在本發明的進一步詳述和具體實施中，本發明公開了所用的各種成分的優選類型，以便更好、更清楚的解釋本發明，然而這種詳細描述并不構成對本發明的特別限制，不依靠這些細節信息而采用本發明技術領域其他通用的化學材料，只要其符合本發明上述對各組成成分名稱所做的限定，依舊屬于本發明的保護范圍。