[發明專利]一種阻燃型聚氨酯硬質泡沫及其制備方法

在審

• 申請號: 202011300563.4
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112280290A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 許黛芳
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: C08L75/14
• 分類號: C08L75/14;C08L83/04;C08L77/10;C08K5/3492;C08K7/24;C08J9/14;C08G18/76;C08G18/36
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 張菊萍

本發明公開了一種阻燃型聚氨酯硬質泡沫及其制備方法，涉及阻燃材料加工技術領域。本發明提供的制備方法，通過對芳綸纖維和可膨脹石墨進行表面處理引入活性基團，濃縮磷酸化改性芳綸纖維表面形成的細微溝槽和硅烷偶聯劑的橋聯作用使得改性可膨脹石墨完美接枝在改性芳綸纖維表面，實現協同阻燃作用降低聚氨酯泡沫熱釋放速率和產煙量，增加改性芳綸纖維表面粗糙度，增加其與聚氨酯樹脂基體的接觸面積，令改性芳綸纖維與聚氨酯樹脂基體產生鉚釘效應，使得阻燃型雜化材料活性基團與聚氨酯基體間形成反應性共價鍵提高阻燃型雜化材料的界面剪切強度和剝離強度，增加改性芳綸纖維與聚氨酯樹脂基體結合力，提高阻燃型聚氨酯硬質泡沫力學性能的技術效果。

技術領域

本發明涉及阻燃材料加工技術領域，特別涉及一種阻燃型聚氨酯硬質泡沫及其制備方法。

背景技術

聚氨酯硬質泡沫（RPUF）以其質輕、保溫隔熱性好、緩沖減震及降噪，壓縮強度高和尺寸穩定性好等優點，廣泛地應用于建筑行業，尤其是被用作建筑屋頂、墻板和地板等部位。聚氨酯硬質泡沫含有可燃的碳氫鏈段、密度小、比表面積大的特點，不經過阻燃改性的聚氨酯容易燃燒分解，產生大量有毒煙霧，其極限氧指數(LOI)為17％左右，屬于易燃物，限制了RPUF的應用范圍。未來聚氨酯硬質泡沫使用數量將會繼續增加，應用領域將會持續拓展，火災的潛在危險性也與日俱增。

現有技術提出一種聚氨酯硬質泡沫，其通過采用可膨脹石墨和芳綸纖維共同作為制備原料，利用芳綸纖維具有較高的強力，同時燃燒時具有低煙低毒的優點，以及可膨脹石墨經過高溫加熱后，體積可以迅速膨脹形成炭層，膨脹炭層耐高溫且抗氧化性能好，熱釋放速率低，且生煙量和質量損失率也很小，且具有低煙低毒等環保特性，使得聚氨酯硬質泡沫具備一定的阻燃性能。

在實現本發明的過程中，發明人發現相關技術存在以下問題：

芳綸纖維和可膨脹石墨共同應用于阻燃型復合材料時，二者材料的相容性較差，且可膨脹石墨在阻燃應用中還會遇到炭層不致密的問題，并且隨著其含量的增加，阻燃效率的提高反而會降低阻燃型聚氨酯硬質泡沫的力學性能，此外，現有阻燃型聚氨酯硬質泡沫的阻燃性能較低，無法實現在高溫高熱下的高效阻燃。

發明內容

針對相關技術存在的上述問題，本發明提供了一種阻燃型聚氨酯硬質泡沫及其制備方法，用以解決現有技術存在的技術問題。本發明的技術方案如下：

根據本發明實施例的第一個方面，提供一種阻燃型聚氨酯硬質泡沫的制備方法，所述方法包括：

1）按照硫酸和硼酸的質量配比為3：1配置得到混合酸，將可膨脹石墨送入所述混合酸中超聲混合1h后，于80°C的反應溫度下攪拌反應2h，然后將反應產物濾出并清洗干燥得到改性可膨脹石墨，所述可膨脹石墨在所述混合酸中的質量濃度為0.1g/L；

2）將芳綸纖維置入丙酮中浸泡2 h后取出，使用去離子水將所述芳綸纖維洗滌烘干，再將烘干后的所述芳綸纖維送入磷酸溶液中超聲處理1h后取出，再送入130°C的烘箱烘焙5min，采用去離子水對烘焙后的所述芳綸纖維清洗干燥烘干得到磷酸改性芳綸纖維；

3）配置溶質濃度為3wt%的硅烷偶聯劑溶液，將所述硅烷偶聯劑溶液送入超聲波清洗器中震蕩分散30min后，將所述磷酸改性芳綸纖維送入分散后的所述硅烷偶聯劑溶液，于50°C的反應溫度下反應6h，然后將反應產物濾出并清洗干燥得到改性芳綸纖維，所述磷酸改性芳綸纖維在所述硅烷偶聯劑溶液中的濃度為1g/100mL；

4）將所述改性可膨脹石墨送入pH=9的乙醇溶液得到混合液，再將所述混合液送入超聲波清洗器中震蕩分散30min后，將所述改性芳綸纖維加至所述混合液，于70 ℃的反應溫度下反應12 h，然后將反應產物濾出并清洗干燥得到阻燃型雜化材料，所述混合液中所述改性可膨脹石墨與所述乙醇溶液的重量份比值為0.1：100；