[發明專利]高強耐高溫MDI基慢回彈聚氨酯海綿材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202111040900.5
• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113637319B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 鄭玉嬰;王利
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08L3/06;C08L99/00;C08K9/02;C08K9/06;C08K3/04;C08K3/36;C08J9/08;C08J9/00;C08G18/48;C08G18/63
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 俞舟舟;蔡學俊

本發明涉及一種高強耐高溫MDI基慢回彈聚氨酯海綿材料及其制備方法，其制備方法是首先對可膨脹石墨進行氧化得到膨脹型氧化石墨烯EGO，在EGO上官能化得到膨脹型氨基甲酸乙酯?二氧化硅官能化氧化石墨烯U?S@EGO，作為高溫增強劑。然后對玉米淀粉進行磷酯化改性，得到磷酯化玉米淀粉CSP，使用CSP對麥麩纖維進行表面改性，添加阻燃磷元素的同時配備了阻燃碳源，得到磷酯化玉米淀粉改性麥麩纖維CSP@WBF。將高溫增強劑和阻燃填料按特定配方合成高強耐高溫MDI基慢回彈聚氨酯海綿材料。在不改變原有慢回彈聚氨酯海綿結構、力學性能的基礎上，大大增強其在高溫下的物理性能穩定性，阻燃性可達到離火自熄。

技術領域

本發明屬于有機高分子合成技術領域，涉及一種聚氨酯高分子材料的生產方法，具體涉及一種高強、耐高溫的MDI基慢回彈聚氨酯海綿及其生產方法。

背景技術

慢回彈聚氨酯海綿，又稱為粘彈性泡沫或記憶泡沫。由于慢回彈聚氨酯海綿具有的形狀記憶性、吸能、吸音、吸震等功能，可作為沖擊吸收體、吸音體、震動吸收體廣泛應用于家具、床上用品、汽車配件、運動器材、醫療器械等領域。其作為墊襯材料能使體壓分布更均勻，減少疲勞感和底面的錯動。但其也有一些局限性，特別是用于體育鞋材中的慢回彈鞋墊時，普通慢回彈聚氨酯海綿與塑料纖維進行模壓操作制成鞋墊時，在170℃左右時易使海綿發生部分熱解，這大大影響了成型鞋墊的性能。而且又在制備過程中大多使用的異氰酸酯為TDI（甲苯二異氰酸酯），毒性較大。因此，如何制備高強、耐高溫又安全無毒的慢回彈聚氨酯海綿顯得非常必要。

傳統提高高分子材料耐高溫性能的主要方法是三聚氰胺、DOPO等作為阻燃劑，但使用這類阻燃劑往往也具有一定的毒性，也有添加白炭黑、可膨脹石墨等無機填料的方法，但這類方法最大的問題是無機填料與聚合物基體結合不好，產物表面仍有這些無機填料的痕跡，影響其實際應用。本發明利用可膨脹石墨制備膨脹型氧化石墨烯EGO，并在EGO上接上氨基甲酸乙酯和二氧化硅官能團，納米級的二氧化硅在氨基甲酸乙酯官能團的作用下與聚氨酯基體結合更好，以麥麩纖維為碳源能使高分子化合物在燃燒時形成一層致密的炭層，達到耐熱效果，同時通過磷酸酯化的玉米淀粉在麥麩纖維表面改性，增強其與聚合物基體的相容性同時引入了微量的磷元素，大大增加了其耐高溫阻燃效果。該方法中高溫穩定劑及阻燃填料所制得的慢回彈聚氨酯海綿材料的強度高、高溫穩定性好，并且制備海綿過程中使用較為環保的二苯基甲烷二異氰酸酯、水等作為原料進行發泡，適用于實際生產應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種既具備良好的慢回彈性能又具有高強度，并且在高溫下具有優秀熱穩定性能的高強耐高溫MDI基慢回彈聚氨酯海綿的制備方法。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明公開了一種高強耐高溫MDI基慢回彈聚氨酯海綿材料，由下列原料按重量份數比組成：

。

其中，所述高溫增強劑為膨脹型氨基甲酸乙酯-二氧化硅官能化氧化石墨烯（U-S@EGO）。其制備步驟為：

（1）膨脹型氧化石墨烯EGO的制備:

首先在冰水浴中將1 g 可膨脹石墨（EG）、0.5 g NaNO₃加入到250 mL圓底燒瓶中，然后倒入70 mL 95wt%濃硫酸，在溫度4℃下磁力攪拌10 min后，緩慢加入3 g高錳酸鉀（每5分鐘加入0.5 g，30 min加完），加完后繼續攪拌8 h。然后加入50 mL去離子水，再用20 mL5wt% H₂O₂溶液氧化，攪拌反應1 h。將混合液離心，用0.45 μm濾膜真空抽濾，洗滌至中性，在100℃鼓風干燥箱中干燥12 h，即得EGO；

（2）膨脹型氨基甲酸乙酯-二氧化硅官能化氧化石墨烯U-S@EGO的制備: