[發(fā)明專利]一種阻燃性聚氨酯材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011134031.8
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112225863B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周旋;高明
• 申請（專利權(quán)）人: 華北科技學(xué)院
• 主分類號: C08G18/48
• 分類號: C08G18/48;C08K13/06;C08K3/32;C08K9/04;C08K3/04;C08K9/00
• 代理公司: 鄭州慧廣知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 41160
• 代理人: 付曉利

本發(fā)明提出了一種阻燃性聚氨酯材料及其制備方法，阻燃性聚氨酯材料，由以下重量份的原料制備：聚醚多元醇22份、異氰酸酯22份、可膨脹石墨和聚磷酸銨總重量份為6份和改性氧化石墨烯0.05?0.25份。改性氧化石墨烯為植酸改性的氧化石墨烯、十八烷基胺改性的氧化石墨烯或異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)改性的氧化石墨烯。本發(fā)明對氧化石墨烯進(jìn)行改性，提高其在基體材料中的分散性和相容性，同時協(xié)同可膨脹石墨和聚磷酸銨，形成更加致密、完善的炭層，提高材料的阻燃性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚氨酯材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種阻燃性聚氨酯材料及其制備方法。

背景技術(shù)

聚氨酯泡沫的合成原料為聚醚多元醇和異氰酸酯，聚氨酯泡沫的多氣泡的結(jié)構(gòu)使得聚合物骨架和空氣中的氧的接觸面積增加，這就使得聚氨酯極易燃燒，且火焰擴(kuò)散速度快，因此，在使用聚氨酯材料時，應(yīng)該先對其進(jìn)行改性處理，提高其熱學(xué)性能，研發(fā)新型的、環(huán)保的阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，使其在火災(zāi)發(fā)生時不易被點(diǎn)燃從而減小安全隱患，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

可膨脹石墨(EG)是綠色、環(huán)保的無機(jī)膨脹型阻燃劑，是近幾年常用的阻燃劑，其阻燃效率與添加量、粒徑大小和密度有關(guān)，尤其是疏松的“蠕蟲”狀炭層極易在火焰的沖擊下脫落，從而失去保護(hù)作用使阻燃效果降低，為了促進(jìn)EG在燃燒過程中產(chǎn)生的保護(hù)炭層更加致密牢固，彌補(bǔ)在阻燃方面的不足，研究表明EG可以與多種阻燃劑復(fù)配使用，通過他們的阻燃協(xié)同效應(yīng)。雖然EG與其它阻燃劑復(fù)配使用能夠提高阻燃性，但是大的添加量以及與聚合物的相容性差等也會是復(fù)配阻燃材料的機(jī)械性能受到很大的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種阻燃性聚氨酯材料及其制備方法，對氧化石墨烯進(jìn)行改性，提高其在基體材料中的分散性和相容性，同時協(xié)同可膨脹石墨和聚磷酸銨，形成更加致密、完善的炭層，提高材料的阻燃性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種阻燃性聚氨酯材料，由以下重量份的原料制備：聚醚多元醇20-25份、異氰酸酯20-25份、可膨脹石墨3-5份、聚磷酸銨1-3份和改性氧化石墨烯0.05-0.25份。

進(jìn)一步地，一種阻燃性聚氨酯材料，由以下重量份的原料制備：聚醚多元醇22份、異氰酸酯22份、可膨脹石墨和聚磷酸銨總重量份為6份和改性氧化石墨烯0.05-0.25份。

進(jìn)一步地，改性氧化石墨烯為植酸改性的氧化石墨烯，植酸改性的氧化石墨烯由以下方法制備：將1-5g氧化石墨烯加入到80-120ml乙醇的水溶液中，超聲攪拌；然后加入1-5ml硅烷偶聯(lián)劑KH-550，攪拌均勻；最后緩慢加入0.1-1.5g植酸，攪拌反應(yīng)后，抽濾，用無水乙醇洗滌，干燥。

進(jìn)一步地，植酸改性的氧化石墨烯由以下方法制備：將2.5g氧化石墨烯加入到100ml乙醇的水溶液中，超聲攪拌；然后加入2ml硅烷偶聯(lián)劑KH-550，攪拌均勻；最后緩慢加入0.5g植酸，攪拌反應(yīng)后，抽濾，用無水乙醇洗滌，干燥。

進(jìn)一步地，改性氧化石墨烯為十八烷基胺改性的氧化石墨烯或異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)改性的氧化石墨烯。

進(jìn)一步地，十八烷基胺改性的氧化石墨烯由以下方法制備：將1-5g十八烷基胺超聲溶解在80-120ml乙醇的水溶液中，得到溶液A；將1-5g氧化石墨粉末超聲分散在80-120ml的去離子水中，得到溶液B；然后將溶液A加入到溶液B中，在磁力攪拌下打開冷凝水在100℃的油浴鍋下回流反應(yīng)20h，離心洗滌干燥，得到十八烷基胺改性的氧化石墨烯。

進(jìn)一步地，IPDI改性的氧化石墨烯由以下方法制備：將0.5-3g氧化石墨烯超聲分散在100-150ml二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，然后滴加3-8滴二月桂酸二丁基錫(DBTDL)，最后加入1-5mlIPDI，恒溫90℃條件下，攪拌反應(yīng)20-24h，抽濾洗滌干燥。

一種阻燃性聚氨酯材料的制備方法，包括以下步驟：將可膨脹石墨、聚磷酸銨和改性氧化石墨烯加入到聚醚多元醇中，攪拌均勻，然后加入異氰酸酯，攪拌均勻，完成發(fā)泡后，室溫固化。