CN101580576A - 高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料的制备方法 - Google Patents

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张小军
张卫东
陈小华
郭磊
唐小林
陈欣
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Abstract

本发明涉及一种高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料的制备方法，该方法是将端羟基化合物按质量百分比为：高活性聚醚多元醇50～90％，聚合物多元醇10～50％进行配比；以端羟基化合物质量100份作为基数，依次溶入适量的发泡剂、扩链剂、匀泡剂、复合催化剂；按照异氰酸酯指数为98～110的比例，与上述端羟基化合物在20～27℃下反应，制得高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料。本发明不使用添加型阻燃剂来达到柔性聚氨酯泡沫塑料的阻燃效果，因而柔性聚氨酯泡沫塑料的拉伸强度、硬度、回弹等性能指标都不受影响。使用本发明生产的柔性聚氨酯泡沫塑料产烟毒性低、烟密度等级低，阻燃性能好，柔性聚氨酯泡沫塑料的整体性能优异。

Description

高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料的制备方法，属于泡沫塑料制造技术领域。
背景技术
柔性聚氨酯泡沫塑料，又称软质聚氨酯泡沫塑料，俗称聚氨酯海绵，是一种由大量微细孔及聚氨酯树脂孔壁经络组成的多孔性聚氨酯材料，分子式R-NHCOO-CH2R’，英文中称为“Flexible Polyurethane Foam”或“Flexible Cellular Polyurethane”。柔性聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯材料中用量最大的品种之一。
聚氨酯是由二异氰酸酯和端羟基化合物通过逐步加聚反应而合成的。柔性聚氨酯泡沫塑料的生产主要反应包括：
A聚氨酯的合成反应：
O＝C＝N-R-N＝C＝O+HO-CH2-R’-CH2-OH  →R-NHCOO-CH2R’
二异氰酸酯    端羟基化合物    聚氨酯
B通过物理发泡剂及内部化学反应产生的气体使生成的聚合物膨胀而生成软泡。
O＝C＝N-R-N＝C＝O+H-OH→R-NHCOO-NHR+CO2↑
二异氰酸酯    水    聚脲    二氧化碳
反应A属于凝胶反应，二异氰酸酯和端羟基化合物反应生成高分子聚合物聚氨酯；反应B属于发泡反应，端羟基化合物和水生成的气体CO2与辅助发泡剂形成气泡，使聚氨酯物质膨胀而形成泡沫体。
柔性聚氨酯泡沫塑料材料的性能优异，用途广泛，主要用于家具、垫材、服装鞋帽衬里材料、体育用品、包装材料等方面。
目前柔性聚氨酯泡沫塑料工业面临一系列的技术挑战，提高柔性聚氨酯泡沫塑料的阻燃性是当前研究热点之一。因为聚氨酯材料在空气中易燃烧，且燃烧时会放出大量有毒气体及烟尘，很多国家已经制定了日趋完善的标准和规范。中国国家标准GB 20286-2006“公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识”规定公共场所使用的座椅、沙发、床垫等软垫家具中所用的泡沫塑料的阻燃性能至少应为阻燃2级。因而产烟毒性低、烟密度等级低，阻燃性能好的柔性聚氨酯泡沫塑料已经成为当前的研究目标和方向。
目前一般都是使用添加型阻燃剂来达到阻燃效果但泡沫的拉伸强度、硬度、回弹等性能指标都有不同程度的下降，添加的阻燃剂会打破催化剂的平衡作用，对生产工艺有较大影响。且使用添加型阻燃剂提高柔性聚氨酯泡沫塑料阻燃性能的同时，可能影响柔性聚氨酯泡沫塑料的产烟毒性和烟密度等级。
本发明通过合适的方法，在提高柔性聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能的同时，降低了柔性聚氨酯泡沫塑料的产烟率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料的制备方法，其特征在于该方法具有以下的工艺过程和步骤：
A.将端羟基化合物按其组成及质量百分比为：
高活性聚醚多元醇    50～90％，
聚合物多元醇        10～50％；
进行配比；所述的高活性聚醚多元醇的官能度为2～4，其中，氧化乙烯质量百分含量为60～95％；所述的聚合物多元醇的官能度为2～4，其中，聚苯乙烯质量百分含量为20～55％，三聚氰胺质量百分含量为10～50％；
B.以上述端羟基化合物质量100份作为基数，依次将1.5～4.5份发泡剂、0.3～3份扩链剂、0.2～2.5份匀泡剂、0.1～3.5份复合催化剂溶于端羟基化合物，所述的发泡剂为水；所述的扩链剂为二乙醇胺和/或三乙醇胺，所述的匀泡剂为分子量在200～10000的有机硅化合物，所述的复合催化剂为含有双(2-二甲基氨基乙基)醚、三亚乙基二胺和辛酸亚锡的混合物；
C.异氰酸酯对端羟基化合物的反应基团摩尔比，称为异氰酸酯指数；按照异氰酸酯指数为98～110的比例，取甲苯-2，4-二异氢酸酯和甲苯-2，6-二异氢酸酯按照质量比80∶20的混合物(T-80)，与上述端羟基化合物在20～27℃下反应，制得高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料。
本发明与现有技术相比较，具有如下突出特点和显著优点：本发明不使用添加型阻燃剂来达到阻燃效果，因而柔性聚氨酯泡沫塑料的拉伸强度、硬度、回弹等性能指标都不受影响。使用本发明生产的柔性聚氨酯泡沫塑料产烟毒性低、烟密度等级低，阻燃性能好，柔性聚氨酯泡沫塑料的整体性能优异。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细说明。
实施例1
本实施例的高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料的工艺过程和步骤如下：
A.采用反应物之一的端羟基化合物组成及质量百分比为：
高活性聚醚多元醇    80％，
聚合物多元醇        20％。
上述的高活性聚醚多元醇的官能度为3，氧化乙烯质量百分含量为74％；上述的聚合物多元醇的官能度为3，聚苯乙烯质量百分含量为28％，三聚氰胺质量百分含量为15％。
B.按照上述比例将上述端羟基化合物进行配比，以上述端羟基化合物质量作为基数100份，依次将2份水、1份二乙醇胺、1份分子量在2000的有机硅化合物、0.9份含有双(2-二甲基氨基乙基)醚、三亚乙基二胺和辛酸亚锡的混合物溶于上述端羟基化合物。
C.按照异氰酸酯指数为110的比例，取甲苯-2，4-二异氢酸酯和甲苯-2，6-二异氢酸酯按照质量比80∶20的混合物(T-80)，与上述端羟基化合物在22℃下反应，制得高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料。
使用本发明生产的柔性聚氨酯泡沫塑料产烟毒性低，达到安全级(AQ2级)、阻燃性能达到CA TECHNICAL BULLETIN 117标准。
实施例2
本实施例的高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料的工艺过程和步骤如下：
A.采用反应物之一的端羟基化合物组成及质量百分比为：
高活性聚醚多元醇    50％，
聚合物多元醇        50％。
上述的高活性聚醚多元醇的官能度为3，氧化乙烯质量百分含量为85％；上述的聚合物多元醇的官能度为3，聚苯乙烯质量百分含量为40％，三聚氰胺质量百分含量为20％。
B.按照上述比例将上述端羟基化合物进行配比，以上述端羟基化合物质量作为基数100份，依次将2.5份水、0.5份二乙醇胺、1份三乙醇胺、1份分子量在1000的有机硅化合物、0.7份含有双(2-二甲基氨基乙基)醚、三亚乙基二胺和辛酸亚锡的混合物溶于上述端羟基化合物。
C.按照异氰酸酯指数为100的比例，取甲苯-2，4-二异氢酸酯和甲苯-2，6-二异氢酸酯按照质量比80∶20的混合物(T-80)，与上述端羟基化合物在25℃下反应，制得高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料。
使用本发明生产的柔性聚氨酯泡沫塑料产烟毒性低、达到安全级(AQ2级)、阻燃性能达到BRITISH STANDARD 5852：2006标准。
实施例3
本实施例的高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料的工艺过程和步骤如下：
A.采用反应物之一的端羟基化合物组成及质量百分比为：
高活性聚醚多元醇    60％，
聚合物多元醇        40％。
上述的高活性聚醚多元醇的官能度为2.8，氧化乙烯质量百分含量为82％；上述的聚合物多元醇的官能度为3.5，聚苯乙烯质量百分含量为28％，三聚氰胺质量百分含量为25％。
B.按照上述比例将上述端羟基化合物进行配比，以上述端羟基化合物质量作为基数100份，依次将3.5份水、0.6份二乙醇胺、1.8份三乙醇胺、1.5份分子量在1500的有机硅化合物、0.7份含有双(2-二甲基氨基乙基)醚、三亚乙基二胺和辛酸亚锡的混合物溶于上述端羟基化合物。
C.按照异氰酸酯指数为105的比例，取甲苯-2，4-二异氢酸酯和甲苯-2，6-二异氢酸酯按照质量比80∶20的混合物(T-80)，与上述端羟基化合物在27℃下反应，制得高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料。
使用本发明生产的柔性聚氨酯泡沫塑料产烟毒性低、达到安全级(AQ2级)、阻燃性能达到CA TECHNICAL BULLETIN 117标准。
实施例4
本实施例的高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料的工艺过程和步骤如下：
A.采用反应物之一的端羟基化合物组成及质量百分比为：
高活性聚醚多元醇    90％，
聚合物多元醇        10％。
上述的高活性聚醚多元醇的官能度为3，氧化乙烯质量百分含量为82％；上述的聚合物多元醇的官能度为3，聚苯乙烯质量百分含量为45％，三聚氰胺质量百分含量为15％。
B.按照上述比例将上述端羟基化合物进行配比，以上述端羟基化合物质量作为基数100份，依次将3.0份水、1.8份三乙醇胺、1份分子量在5000的有机硅化合物、1.3份含有双(2-二甲基氨基乙基)醚、三亚乙基二胺和辛酸亚锡的混合物溶于上述端羟基化合物。
C.按照异氰酸酯指数为101的比例，取甲苯-2，4-二异氢酸酯和甲苯-2，6-二异氢酸酯按照质量比80∶20的混合物(T-80)，与上述端羟基化合物在24℃下反应，制得高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料。
使用本发明生产的柔性聚氨酯泡沫塑料产烟毒性低、达到安全级(AQ2级)、阻燃性能达到BRITISH STANDARD 5852：2006标准。
实施例5
本实施例的高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料的工艺过程和步骤如下：
A.采用反应物之一的端羟基化合物组成及质量百分比为：
高活性聚醚多元醇    70％，
聚合物多元醇        30％。
上述的高活性聚醚多元醇的官能度为4，氧化乙烯质量百分含量为87％；上述的聚合物多元醇的官能度为3.5，聚苯乙烯质量百分含量为35％，三聚氰胺质量百分含量为15％。
B.按照上述比例将上述端羟基化合物进行配比，以上述端羟基化合物质量作为基数100份，依次将4份水、1.8份三乙醇胺、1.3份分子量在3500的有机硅化合物、0.9份含有双(2-二甲基氨基乙基)醚、三亚乙基二胺和辛酸亚锡的混合物溶于上述端羟基化合物。
C.按照异氰酸酯指数为100的比例，取甲苯-2，4-二异氢酸酯和甲苯-2，6-二异氢酸酯按照质量比80∶20的混合物(T-80)，与上述端羟基化合物在20℃下反应，制得高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料。
使用本发明生产的柔性聚氨酯泡沫塑料烟密度等级低，达到安全级(AQ2级)、阻燃性能达到CA TECHNICAL BULLETIN 117标准。
从上述实例中得知：使用本发明生产的柔性聚氨酯泡沫塑料产烟毒性低、达到安全级(AQ2级)、阻燃性能表现优秀。

Claims (1)

1.一种高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料的制备方法，其特征在于该方法具有以下的工艺过程和步骤：
A.将端羟基化合物按其组成及质量百分比为：
高活性聚醚多元醇   50～90％，
聚合物多元醇       10～50％；
进行配比；所述的高活性聚醚多元醇的官能度为2～4，其中，氧化乙烯质量百分含量为60～95％；所述的聚合物多元醇的官能度为2～4，其中，聚苯乙烯质量百分含量为20～55％，三聚氰胺质量百分含量为10～50％；
B.以上述端羟基化合物质量100份作为基数，依次将1.5～4.5份发泡剂、0.3～3份扩链剂、0.2～2.5份匀泡剂、0.1～3.5份复合催化剂溶于端羟基化合物；所述的发泡剂为水，所述的扩链剂为二乙醇胺和/或三乙醇胺，所述的匀泡剂为分子量在200～10000的有机硅化合物，所述的复合催化剂为含有双(2-二甲基氨基乙基)醚、三亚乙基二胺和辛酸亚锡的混合物；
C.按照异氰酸酯指数为98～110的比例，取甲苯-2，4-二异氢酸酯和甲苯-2，6-二异氢酸酯按照质量比80∶20的混合物，与上述端羟基化合物在20～27℃下反应，制得高阻燃低产烟率柔性聚氨酯泡沫塑料。
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