[發明專利]一種低煙低毒阻燃硬質聚氨酯泡沫材料及制備方法

在審

• 申請號: 201810149533.4
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN109111558A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 王俊勝;金星;商珂;劉丹;王國輝
• 申請（專利權）人: 公安部天津消防研究所
• 主分類號: C08G18/40
• 分類號: C08G18/40;C08G18/48;C08G18/42;C08K5/5333;C08K5/521;C08K7/24;C08K3/32;C08K5/3492;C08K3/22;C08K9/04;C08K3/34;C08G101/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

本發明公開了一種低煙低毒阻燃硬質聚氨酯泡沫材料，由多元醇100份，異氰酸酯140?260份，磷酸酯0?35份，阻燃多元醇0?50份，無機阻燃劑復合物10?45份，發泡劑2?5份，催化劑0.5?2份，穩泡劑0.5?5份構成；且磷酸酯和阻燃多元醇的量不同時為0；磷酸酯起到氣相阻燃作用；阻燃多元醇為反應型阻燃劑，在起到阻燃作用的同時還能降低磷酸酯和無機阻燃劑的添加量，無機阻燃劑復合物主要起到凝聚相阻燃和抑煙減毒作用。三種阻燃劑的配合使用，可以在阻燃劑添加量不高的基礎上，獲得阻燃性能優異且生煙量及有毒氣體生成量均比較低的硬質聚氨酯泡沫材料。本發明阻燃性能好、低煙低毒，制備方法簡單方便，成本低廉，易于操作和實現工業化生產。

技術領域

本發明涉及聚氨酯泡沫材料阻燃技術領域。具體涉及一種低煙低毒阻燃硬質聚氨酯泡沫材料及其制備方法。

背景技術

隨著硬質聚氨酯泡沫(Rigid Polyurethane Foam,RPUF)材料在建筑保溫、裝飾材料的廣泛應用，由其引發的火災也在逐年增加，2010年11月15日上海11.15特大火災就是由易燃的硬質聚氨酯泡沫保溫材料引起的，造成58人死亡及慘重的經濟損失。硬質聚氨酯泡沫屬于易燃材料，其極限氧指數(LOI)在16-18％之間，在錐形量熱測試中(輻照功率為50kW/m²) 硬質聚氨酯泡沫在2s內就會被點燃，因此需要對其進行阻燃處理。目前硬質聚氨酯泡沫材料的阻燃改性主要是通過在聚氨酯多元醇中添加阻燃劑和反應型阻燃多元醇實現。以磷酸酯(包括含鹵磷酸酯)和含鹵阻燃多元醇為代表的液體阻燃劑，具有成本低、與硬質聚氨酯泡沫相容性好、基本不影響生產工藝和產品性能等優點，在阻燃硬質聚氨酯泡沫材料中獲得了廣泛應用。但這些阻燃硬質聚氨酯泡沫材料的燃燒行為表明，雖然這些阻燃劑的添加可以明顯降低RPUF的熱釋放速率和提高LOI值，但均不能有效降低RPUF的煙密度、生煙量和CO生成量等燃燒煙氣危險性參數，部分含鹵磷酸酯阻燃劑還會增大RPUF的煙氣危險性。

上海11.15特大火災后事故調查發現，硬質聚氨酯泡沫燃燒時產生的大量劇毒煙氣是造成人員死亡的主要原因。火災統計表明，火災中75-85％的人員傷亡是因吸入有毒煙氣造成的。值得注意的是，研究表明硬質聚氨酯泡沫燃燒煙氣中含有CO、HCN和氮氧化物等劇毒氣體，其中HCN和NO₂的三十分鐘吸入半致死量分別為165和175μL/L(ppm)，二者毒性約相當于CO的69倍和68倍。因此，如何在做到硬質聚氨酯泡沫材料阻燃的同時還能降低其燃燒煙氣毒性，即低煙低毒阻燃硬質聚氨酯泡沫材料的研究對于保護人民群眾的生命安全顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的是針對已有技術存在的問題，提供一種低煙低毒阻燃硬質聚氨酯泡沫材料，具有阻燃性能優異、生煙低、燃燒產生的煙氣毒性低的特點。與此同時，本發明還提供了制備上述低煙低毒阻燃硬質聚氨酯泡沫材料的方法。

為了解決上述技術問題，本發明一種低煙低毒硬質聚氨酯泡沫材料，其組分及重量份數為：多元醇100份，異氰酸酯140-260份，磷酸酯0-35份，阻燃多元醇0-50份，無機阻燃劑復合物10-45份，發泡劑2-5份，催化劑0.5-2份和穩泡劑0.5-5份；其中，所述磷酸酯和所述阻燃多元醇的含量不同時為0；所述無機阻燃劑復合物由具有下述重量份數的組分構成：可膨脹石墨15-30份，聚磷酸鹽或磷酸鹽10-30份，有機化蒙脫土1-5份和金屬氧化物1-5份。

上述低煙低毒硬質聚氨酯泡沫材料的制備方法步驟如下：

步驟一、制備無機阻燃劑復合物，將15-30份可膨脹石墨、10-30份聚磷酸鹽或磷酸鹽、 1-5份有機化蒙脫土和1-5份金屬氧化物混合，備用；

步驟二、多元醇組合物的制備：在塑料容器中稱取100份多元醇，加入2-5份發泡劑、 0.5-5份穩泡劑、0.5-2份催化劑、0-35份磷酸酯，0-50份阻燃多元醇和10-45份步驟一制得的無機阻燃劑復合物，且所述磷酸酯和所述阻燃多元醇的含量不同時為0；在500-1000轉速下機械攪拌5-10分鐘至混合均勻得到多元醇組合物，備用；