[發明專利]聚氨酯吸波阻燃材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610840957.6
• 申請日: 2016-09-22
• 公開（公告）號: CN107857850A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 王莉;溫毓敏
• 申請（專利權）人: 河南海納德新材料有限公司
• 主分類號: C08G18/48
• 分類號: C08G18/48;C08K13/06;C08K5/521;C08K3/38;C08K3/36;C08K3/04;C08K3/22;C08J9/28;C08J9/08;C09K3/00
• 代理公司: 鄭州德勤知識產權代理有限公司41128
• 代理人: 黃軍委

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，具體涉及一種聚氨酯吸波阻燃材料及其制備方法。

背景技術

吸波材料，是指能夠將投射到它表面的電磁波大部分吸收并轉化成其他形式的能量而幾乎無反射的材料。隨著現代科學技術的發展，電磁波輻射對環境的影響日益增大。在機場，飛機航班因電磁波干擾無法起飛而誤點；在醫院，移動電話常會干擾各種電子診療儀器的正常工作。另外電磁輻射通過熱效應、非熱效應、累積效應對人體造成直接和間接的傷害。因此，治理電磁污染，尋找一種能抵擋并削弱電磁波輻射的材料——吸波材料，已成為材料科學的一大課題。

聚氨酯泡沫具有多孔、相對密度小，而且耐溫、耐老化、抗有機溶劑侵蝕，容易成型加工等特點，在吸波材料中應用廣泛。目前主要通過將吸波劑加入到硬質聚氨酯泡沫體系，再注入到模具中反應發泡，或者將軟質聚氨酯泡沫切割成預定形狀，浸漬吸波劑溶液來制備聚氨酯泡沫復合吸波材料，這些材料具有制作工藝復雜、功能單一、吸波助劑易于脫落、易燃等缺陷。

中國專利CN200910029840.X“發泡型高回彈聚氨酯吸波材料及其制備方法”公開了一種使用吸收助劑、阻燃劑等原料制備的聚氨酯吸波材料。但該材料具有尺寸大、制作工藝復雜等缺陷。如何提高吸波性能的同時提高阻燃性能、制作工藝簡單、降低污染是吸波材料發展的關鍵問題。

發明內容

有鑒于此，本發明確有必要提供一種聚氨酯吸波阻燃材料及其制備方法，以解決上述問題。

本發明提供一種聚氨酯吸波阻燃材料，其由以下質量份的組分經聚合反應得到：聚醚多元醇100份，甲苯二異氰酸酯20～70份，納米白炭黑0.2～1份，去離子水10～20份，甲基磷酸二甲酯5～20份，氧化石墨烯2～8份，四氧化三鐵10～30份，硼酸鋅2～8份，辛酸亞錫0.02～0.4份，三乙烯二胺0.03～0.6份，有機硅表面活性劑0.2～3份，碳酸氫鈉1～10份。

其中，所述聚醚多元醇羥值為30～60mgKOH/g。所述甲苯二異氰酸酯的異氰酸酯的指數為0.60～1.15。

基于上述，所述聚氨酯吸波阻燃材料由以下質量份的組分經聚合反應得到：聚醚多元醇100份，甲苯二異氰酸酯40～50份，納米白炭黑0.4～0.8份，去離子水13～17份，甲基磷酸二甲酯10～15份，氧化石墨烯4～6份，四氧化三鐵15～25份，硼酸鋅4～6份，辛酸亞錫0.08～0.3份，三乙烯二胺0.12～0.45份，有機硅表面活性劑1～2份，碳酸氫鈉5～7份。

本發明還提供一種上述聚氨酯吸波阻燃材料的制備方法，其包括以下步驟：

原料混合：將聚醚多元醇、甲基磷酸二甲酯、納米白炭黑、四氧化三鐵、硼酸鋅、辛酸亞錫、三乙烯二胺、去離子水，有機硅表面活性劑在室溫下攪拌均勻，然后經超聲分散處理得到初次混合物；

反應發泡：向所述初次混合物中加入甲苯二異氰酸酯并超聲攪拌5～10分鐘，再加入氧化石墨烯和碳酸氫鈉，然后迅速倒入模具進行室溫發泡30～90分鐘，得到吸波材料凝膠；

冷凍干燥：對所述吸波材料凝膠進行冷凍干燥即得所述聚氨酯吸波阻燃材料。

基于上述，所述反應發泡的步驟包括：在超聲攪拌的作用下，先將甲苯二異氰酸酯在邊加熱邊攪拌的條件下加入到所述初次混合物中5～10分鐘，再加入氧化石墨烯和碳酸氫鈉；然后迅速倒入模具進行室溫發泡30～90分鐘，得到所述吸波材料凝膠。

基于上述，在所述原料混合的步驟中，所述超聲分散處理是在水浴中進行的。

基于上述，所述冷凍干燥的步驟包括：先將所述吸波材料凝膠冷凍10～70小時，冷凍溫度為混合溶液凝固點溫度以下5～50℃；然后將冷凍后的混合溶液進一步于-10～-100℃低溫低壓干燥24～96小時，壓力為0.1～1kPa；最后將低溫低壓干燥后的混合溶液于60～100℃固化4～12小時。

與現有技術相比，本發明提供的聚氨酯吸波阻燃材料采用甲基磷酸二甲酯與硼酸鋅相結合，使之起到阻燃協同作用，使得所述聚氨酯吸波阻燃材料具有低煙、低毒、難燃等特點，而且該材料的阻燃性能達到HF-1級；碳酸氫鈉與氧化石墨烯反應產生氣泡，同時配合冷凍干燥技術去除所述吸波材料凝膠中的去離子水，使得制備的聚氨酯吸波阻燃材料具有多孔結構，較大的比表面積，另外，納米白炭黑和氧化石墨烯具有較大的吸附性，再與四氧化三鐵配合，使得所述聚氨酯吸波阻燃材料具有較高的吸波效率，吸收頻率分布寬，適用于吸波隱身領域。本發明采用化學發泡技術和定向冷凍干燥技術相結合來制備所述聚氨酯吸波阻燃材料，制備工藝簡單，投資少，生產效率高，環境友好。

具體實施方式