[發明專利]植物纖維生產難燃型硬質聚氨酯泡沫材料組合料的方法

在審

• 申請號: 201711249099.9
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108102070A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 金貞福;邵金力
• 申請（專利權）人: 浙江農林大學
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/64;C08G18/48;C08K3/22;C08K3/32;C08K3/34;C08K5/3492;C08K5/521;C08J9/08;C08G101/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

一種以木質纖維為原料生產難燃型硬質聚氨酯泡沫材料組合料的方法，按如下五個步驟進行：一是植物纖維原料的選擇、二是原料的預處理、三是植物纖維聚醇的制備、四是復合阻燃劑的制備、五是組合料的制備。用本組合料制得的難燃硬質聚氨酯泡沫材料，氧指數大于34，達到GB8624?2012“建筑材料及制品燃燒性能分級”中所規定的A級不燃材料。以植物纖維粉末替代部分多元醇，并對多元醇組合料進行結構改性，生產成本低、環境友好型，且阻燃效果更好，是一種植物纖維原料高值化利用的創新性途徑。

技術領域

本發明屬于硬質聚氨酯泡沫組合料制備技術，具體涉及一種以木質纖維為原料，生產全水發泡、無鹵、難燃的硬質聚氨酯泡沫材料組合料的方法。

背景技術

硬質聚氨酯泡沫材料因其絕熱、隔音、隔熱、耐腐蝕等優異性能，且產品輕質、易成型等特性，廣泛應用于建筑、交通運輸、冷庫、冰箱、冰柜、石油化工管道、航空等領域。近年來，隨著建筑業節能材料在我國的深入發展，硬質聚氨酯泡沫各種優良的性能被建筑行業的人士看好，逐漸在建筑屋面、墻體等部位采用硬質聚氨酯泡沫材料。但聚氨酯最大的缺陷是易燃性，且在燃燒時產生大量的煙氣甚至釋放出有毒氣體，成為致命的危害。因而阻燃特別是無鹵阻燃技術受到人們的廣泛關注。

聚氨酯泡沫材料是多元醇與發泡劑、催化劑、阻燃劑、無機填料等多種助劑混合而成的組合料和異氰酸酯通過專用設備混合均勻發泡而成的高分子聚合物。氨酯泡沫材料中含有大量苯環，既提高材料的耐熱性、阻燃性，還具有韌性好、強度高、成本低等優點。因此，硬質聚氨酯泡沫材料采用帶有苯環的多亞甲基多苯基多異氰酸酯(聚合MDI)。組合料由多元醇、催化劑、發泡劑、阻燃劑等按優化的比例混合均勻而成。組合料的組成、配比、結構是決定硬質聚氨酯泡沫材料性能的主要因素，因而在研發新型硬質聚氨酯泡沫材料的過程中，組合料的優化是研究的焦點。CN103965432A公告了一種無鹵含磷阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料及其制備方法，在組合料中添加9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜-10-氧化菲基對苯二甲醇反應型阻燃劑，其阻燃劑不含鹵素，硬質聚氨酯泡沫塑料氧指數可達33％以上。但該方法阻燃劑制備工藝復雜，且阻燃劑添加量多，其用量為聚醚多元醇的4倍以上時氧指數才可達33％以上。CN106008890A公告了以竹屑液化的濃縮液為原料制備阻燃硬質聚氨酯泡沫的方法，其氧指數可達45％。但該方法在竹屑液化過程中采用質量濃度為90-95％的濃硫酸，濃硫酸對設備的腐蝕性強、回收困難、工序繁瑣，且發泡劑為含氟、氯化合物，對臭氧層有破壞作用。日本專利JP2005-350637A公告了難燃性聚氨酯及其制造方法，將木質素/或糖蜜溶解在多元醇中，加入硫酸鋇、碳酸鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋁等無機填料提高阻燃性。但該方法只測定了熱分解溫度，沒有按照日本工業規格(JIS)或國際ISO標準測阻燃性能。該方法制備的聚氨酯泡沫材料熱穩定性有所提高，但由于無機填料的用量高，聚氨酯泡沫材料的密度高達0.8g/cm3。

發明內容

針對現有技術的上述不足，本發明要解決的技術問題是設計出一種以植物纖維為原料，對組合料進行結構改性，以水為發泡劑，生產無鹵、環保型、難燃硬質聚氨酯泡沫材料組合料的方法。

解決上述技術問題所采用的技術方案是：

本以植物纖維為原料生產難燃型硬質聚氨酯泡沫材料組合料的方法，按如下步驟進行：

(1)植物纖維原料的選擇：選擇未發生霉爛的針葉材、闊葉材、竹材、木竹材加工剩余物，稻草、麥草、玉米秸稈、甘蔗渣，植物莖、枝、根、葉、果殼，蘆葦、芒稈這些植物纖維中任一種或多種。

(2)原料的預處理：去雜、干燥成自然含水率8％-12％，機械粉碎100目-600目，再在80-110℃條件下干燥至絕干；

(3)植物纖維聚醇的制備：在反應釜中加入絕干的木質纖維1-10重量份，再加入多元醇30-39重量份，在常壓與室溫條件下攪拌0.5-2h，轉速為1000-2000r/min，使木質纖維均勻、充分分散在多元醇中，即制成植物纖維聚醇；