[發明專利]一種阻燃聚氨酯硬質泡沫材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201510859869.6
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105330818A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 李國俊;肖錫福;李高濤
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學蘇州研究院
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/48;C08K13/04;C08K13/08;C08K13/02;C08K5/5313;C08K3/34;C08K5/053;C08K5/3492;C08K5/3462;C08J9/08;C08G101/00
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 田媛;靳靜

技術領域

本發明屬于發泡塑料技術領域，具體涉及一種阻燃聚氨酯硬質泡沫材料及其制備方法。

背景技術

聚氨酯泡沫塑料是一種性能優良的絕熱材料，在相同保溫效果下，聚氨酯泡沫塑料的厚度僅為EPS材料的一半。由于聚氨酯泡沫塑料具有微孔密度小、機械性能優異、導熱系數低、隔熱強、耐老化、耐化學性等優勢，更為重要的是它與其他基材的粘結性好，所以被廣泛用作簡易房屋、墻體、輸暖管道、門窗等的保溫隔熱材料。根據不同物理性能的要求聚氨酯硬泡可以制成不同的形狀，而且還可以現場噴涂直接施工成型，極大的節省成本。

聚氨酯泡沫塑料的泡沫密度小、比表面積大，而且泡體內部含有大量的氣孔，更有利于氣體的滲透；從結構上說，聚氨酯分子鏈上含有大量可燃燒的鏈節，分子鏈中碳氫比例較高，以上這些因素都會在聚氨酯材料燃燒時加快泡沫的燃燒速率。因而聚氨酯硬泡的極限氧指數(LOI)較低，在16%～18%之間，屬于易燃的材料。

目前商品化的阻燃聚氨酯泡沫塑料主要是采用溴系阻燃劑和金屬氫氧化物阻燃劑來進行阻燃，但溴系阻燃劑因含鹵素而存在環保問題；金屬氫氧化物阻燃劑添加量大，對制品的表面和力學性能影響較大。

近年來，有人嘗試將納米結構引入阻燃領域，以期獲得性能優異的高效阻燃材料。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中間態物質。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,常引起其物理化學性質的突變。將無機納米粒子均勻而個別地分散在聚合物基體中，可以提高其韌性和強度。同時，研究發現，有些納米無機物還可以起到阻燃協效劑的作用，當加入聚合物中時，使材料燃燒時炭層的致密程度明顯提高，從而達到增強阻燃的目的。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種環保、阻燃性能、隔熱性能和力學性能更優異的阻燃聚氨酯硬質泡沫材料。

本發明的另一目的是提供上述的阻燃聚氨酯硬質泡沫材料的制備方法。

為解決以上技術問題，本發明采取的技術方案是：

一種阻燃聚氨酯硬質泡沫材料，按質量百分比計，其原料組份包括：

聚醚多元醇20～30%

催化劑35～45%

發泡劑1～5%

泡沫穩定劑1～5%

阻燃復配物2～8%

納米協效劑25～35%

多亞甲基多苯基異氰酸酯2～5%

其中，所述阻燃復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。

優選地，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。

優選地，所述的三聚氰胺磷酸類化合物為三聚氰胺磷酸鹽（MP）、三聚氰胺聚磷酸鹽（MPP）和三聚氰胺焦磷酸鹽（MPOP）中的一種或幾種的組合。

優選地，所述的次磷（膦）酸鹽為次磷酸鹽、二乙基次膦酸鹽（如二乙基次磷酸鋁，ADP）、苯基次膦酸鹽（如苯基次膦酸鋁，AIPP）、甲基環己基次膦酸鹽、羥烷基苯基次膦酸鹽和磷雜環戊烯次膦酸鹽中的一種或幾種的組合。

優選地，所述成炭劑為季戊四醇籠狀磷酸酯（如PEPA）、季戊四醇和焦磷酸哌嗪中的一種或幾種的組合。

優選地，所述的聚醚多元醇的牌號為4110，羥值為420～460mgKOH/g，黏度為2900～4500mPa·s。

優選地，所述的催化劑為乙二胺、環己胺、辛酸鉀和乙酸鉀中的一種。

優選地，所述的泡沫穩定劑是有機硅泡沫穩定劑，所述的發泡劑是水。

優選地，所述的納米協效劑為納米礦渣、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。

上述的阻燃聚氨酯硬質泡沫材料的制備方法，具體步驟如下：

按配方量比例稱取聚醚多元醇、催化劑、泡沫穩定劑和發泡劑，以800～1200轉/分鐘的攪拌速度混合30～90秒，然后加入阻燃復配物和納米協效劑繼續攪拌30～90秒，最后加入多亞甲基多苯基異氰酸酯，繼續混合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泡沫材料。

由于以上技術方案的實施，本發明與現有技術相比具有如下優點：