[發明專利]一種阻燃聚氨酯海綿及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811495923.3
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109651643B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 劉明賢;吳帆
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: C08J9/40
• 分類號: C08J9/40;C08L75/04;C08K7/26
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 雷月華

本發明公開了一種阻燃聚氨酯海綿及其制備方法和應用。所述方法包括以下具體步驟：將聚氨酯海綿浸泡到埃洛石納米管水分散液中，用力擠壓聚氨酯海綿，并攪拌或超聲使埃洛石納米管均勻涂覆在聚氨酯海綿上；將聚氨酯海綿放置于干燥設備中，每隔一段時間翻轉海綿一次；待液體逐步蒸發后，去掉未牢固結合的埃洛石納米管，得到埃洛石納米管涂覆改性的阻燃聚氨酯海綿。本發明制備方法采用水作為分散介質，無環境污染，無需復雜的層層組裝過程，這種方法在常溫下進行，操作簡單、可重復性好、無涉及化學過程、成本低，可以不使用有機溶劑，并可實現聚氨酯海綿的自熄阻燃，燃燒中無煙霧和滴落。

技術領域

本發明屬于材料改性技術領域，涉及一種通過納米材料表面涂覆提高聚氨酯海綿阻燃性的技術，特別涉及一種阻燃聚氨酯海綿及其制備方法和應用。

背景技術

聚氨酯海綿多為開孔結構，具有密度低、透氣性好、耐老化、回彈性好、穩定性好、耐有機溶劑、透氣、隔音、保溫等優點，廣泛用作家具墊、汽車坐墊、保溫建材和各種軟墊層壓復合材料。此外聚氨酯海綿也可用作過濾材料、隔音材料、防震材料、裝飾材料、包裝材料，然而普通的聚氨酯海綿具有較差的阻燃性，非常容易燃燒，很多家庭及汽車事故中火災造成人員死亡的原因就是沙發海綿的快速燃燒和放出的有毒氣體。因此，提高聚氨酯海綿的阻燃性具有重要的現實意義。

目前提高聚氨酯海綿阻燃性的主要方法是在配方中使用鹵素、氮和磷化合物等傳統阻燃劑，通過在配混階段中簡單的物理混合，或將反應性阻燃劑連接到聚氨酯分子鏈上。這些阻燃策略方法復雜、阻燃效果有限，而且在燃燒時通常會釋放大量有毒氣體。溶膠-凝膠技術和逐層組裝技術可以將某些難燃的聚合物和納米涂層結合到聚氨酯海綿表面上，例如專利CN101891949B，其不影響泡沫制造工藝并具有良好的阻燃效果。但是，這些涂層技術配方復雜，步驟繁瑣，需要特殊的儀器，原材料的價格成本高，也很難滿足機械性能和實際應用的要求。

納米粒子包括自然界中的納米粘土和合成的碳納米管可以作為聚合物的成炭劑，從而顯著提高聚氨酯的阻燃性，如果實現其對聚氨酯海綿表面的均勻包裹將會制得阻燃性聚氨酯海綿。埃洛石納米管(埃洛石)是一種存在于自然界中的天然納米管狀粘土材料，化學組成為Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O。埃洛石的管長為200nm～1.5μm，管外徑為50～100nm，內徑為10～30nm。作為一種無機材料，埃洛石的熱穩定性高，阻隔性高，吸附能力強，并且容易在水中分散。埃洛石的應用領域主要是陶瓷、藥物緩釋體系、模板、微反應器、吸附劑、聚合物填料、催化劑等方面。相關文獻表明，具有管狀結構的埃洛石在改善聚合物的熱穩定性和降低其可燃性方面表現出良好的性能，然而多數需要在聚合物加工過程中添加份數較高的埃洛石才能起到較好的阻燃效果。較高的埃洛石含量，由于其與聚合物的界面作用較差的原因，會損害聚合物的機械性能，而且無法做到自熄。至今尚未發現有將其通過表面簡單涂覆到聚合物表面提高材料阻燃性的文獻和專利報道。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種阻燃聚氨酯海綿的制備方法。本發明方法采用浸泡涂覆技術，利用埃洛石納米管水分散液在聚氨酯表面的組裝過程，通過埃洛石納米管和聚氨酯表面的物理相互作用，使無機納米管均勻附著到聚氨酯海綿的表面，獲得具有無機涂層的表面改性聚氨酯海綿。本發明的定向排列方法操作簡單、阻燃效果好、可重復性好、成本低廉、不使用表面活性劑、使用水作為溶劑、無有毒物質殘留。

本發明的另一目的在于提供上述方法制備得到的阻燃聚氨酯海綿。

本發明的再一目的在于提供上述阻燃聚氨酯海綿在家居、建材、汽車、包裝、環保、醫療等領域中的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種阻燃聚氨酯海綿的制備方法，利用浸泡涂覆法實現埃洛石納米管在聚氨酯海綿表面上的涂覆和固定，包括以下具體步驟：