CN102558831B - 一种有机阻隔防爆材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种有机阻隔防爆材料，它是由网状聚氨酯泡沫材料制备而成，所述聚氨酯泡沫该材料含有以下组份及重量份：多元醇100；异氰酸酯100-130；发泡剂10-40；泡沫稳定剂0.1-2.5；催化剂0.1-1.0；导电剂5-40；抗氧化剂0.05-0.5；阻燃剂5-20；与现有金属阻隔防爆材料相比，所述网状聚氨酯阻隔防爆材料具有密度小、重量轻、成本低，并且阻隔防爆效果好的优点。
Description
技术领域：
本发明涉及一种有机阻隔防爆材料及其制备方法，尤其涉及一种新型的网状聚氨酯阻隔防爆材料及其制备方法。
背景技术：
在石油、丙烷、乙炔、乙醚等液、汽体燃料及易燃易爆流体的运输和储存过程中都存在一定的危险性，容易发生爆炸，从而对人身安全和周围环境都造成一定的危害。而在这些易燃易爆流体的储存器内装设一定的空隙材料后，利用此材料的吸热和阻滞作用，则可以有效地增加该容器在事故中的安全性。
传统的阻隔防爆材料是一种由金属箔经切割、拉伸而成的网状材料。阻隔防爆材料对于汽油、丙烷及易燃易爆的液体燃料，在生产运输、储存和使用过程中能有效地防止爆炸事故的发生。但是，传统的金属阻隔防爆材料也存在一定的缺点，比如，相对来说密度较大、质量较重；与某些有机溶剂会发生反应，进而对其产生腐蚀作用，另外金属材料成本也比较高等。
而网状聚氨酯泡沫材料用在燃油箱中的优点在于，该材料含97% 的空间，占用的油箱容量小，网状聚氨酯内纵横交错的经络能减少燃油的晃动，从而防止静电的产生和聚集；阻燃，有较高的比表面积，泡沫经络能吸收油雾形成油膜，使得经络间空隙内燃油混合蒸汽处于富油状态，减少了发生燃烧爆炸的可能性。
发明内容：
本发明的目的就是提供一种有机阻隔防爆材料及其制备方法，来解决以上金属材料所面临的问题。网状聚氨酯泡沫材料是一种质量轻、具有极强的抑制火焰及爆炸传播扩散能力的材料，可应用于飞机、舰船和坦克等军用装备的燃油箱。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种有机阻隔防爆材料，其特征在于，它是由网状聚氨酯泡沫材料制备而成。所述聚氨酯泡沫该材料含有以下组份及重量份：
多元醇 100
异氰酸酯 100-130
发泡剂 10-40
泡沫稳定剂 0.1-2.5
催化剂 0.1-1.0
导电剂 5-40
抗氧化剂 0.05-0.5
阻燃剂 5-20。
上述有机阻隔防爆材料通过以下步骤制备而成：
（1）将以下重量份的各组分在反应器中混合均匀：
多元醇 100
发泡剂 10-40
泡沫稳定剂 0.1-2.5
催化剂 0.1-1.0
导电剂 5-40
抗氧化剂 0.05-0.5
阻燃剂 5-20
（2）在上述反应器中加入异氰酸酯 100-130重量份，通过搅拌制备成聚氨酯泡沫材料；
（3）将步骤（2）所得的聚氨酯泡沫材料通过爆炸法、热空气法、碱化水解法、蒸汽水解法或燃烧法，制备成网状结构聚氨酯泡沫材料。
所述的多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇或其混合物。
所述的催化剂为辛酸亚锡、二丁基锡二月桂酸酯、二丁基锡二辛酸酯或其混合物。
所述的泡沫稳定剂为有机硅。
所述的催化剂也可以是三乙烯二胺、三乙胺、乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、二甲基苄胺、二甲基十六胺或其混合物。
所述的发泡剂为水，液态二氧化碳，一氟三氯甲烷、二氟二氯甲烷、二氯甲烷或其混合物。
所述的有机阻隔防爆材料还含有导电剂，该导电剂为炭黑，金属粉末，聚苯胺、聚吡咯或其混合物。
所述的有机阻隔防爆材料制备方法中，步骤（1）的反应器还加入导电剂，该导电剂为炭黑，金属粉末，聚苯胺、聚吡咯或其混合物。
所述的网状结构为蜂窝状六边形或五边形的多面体结构。
所述的网状结构其网孔尺寸为3-13个网孔/cm。
所述的有机阻隔防爆材料在飞机、坦克、汽车的燃油箱中，或者在石油、流态危化品的储存或运输容器中的应用，该材料起到阻隔防爆的安全作用。
所述聚氨酯泡沫材料根据容器的形状切割成圆柱形，立方体形，球形，中空圆柱形或中空立方体的形状。
所述的聚氨酯泡沫材料具有防爆增压值小于等于0.1MPa
与现有金属阻隔防爆材料相比，本发明制备的网状聚氨酯阻隔防爆材料具有密度小、重量轻、成本低，并且阻隔防爆效果好的优点，另外由于在本材料的制备过程中加入了抗静电剂和导电剂，因此该网状聚氨酯阻隔防爆材料又具有很好的抗静电性能，该材料可以替代金属阻隔防爆材料而被广泛用在各种燃油箱以及罐体中，起到阻隔防爆的安全作用。
具体实施方式
通过下述的实施例进一步说明本发明。以下实施例中用到的几种典型的聚氨酯配方如下表所示（重量比）：
表1
  |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 聚醚多元醇 | 100 | 100 | 100 | ---- | ---- |
| 聚酯多元醇 | ---- | ---- | ---- | 100 | 100 |
| 异氰酸酯 | 100~130 | 100~130 | 100~130 | 100~130 | 100~130 |
| 催化剂 | 0.5 | 0.7 | 0.9 | 0.5 | 0.7 |
| 发泡剂 | 10~40 | 10~40 | 10~40 | 10~40 | 10~40 |
| 泡沫稳定剂 | 0.1~2.5 | 0.1~2.5 | 0.1~2.5 | 0.1~2.5 | 0.1~2.5 |
| 导电剂 | 5~40 | 5~40 | 5~40 | 5~40 | 5~40 |
| 抗氧化剂 | 0.05~0.5 | 0.05~0.5 | 0.05~0.5 | 0.05~0.5 | 0.05~0.5 |
| 阻燃剂 | 5~20 | 5~20 | 5~20 | 5~20 | 5~20 |
实施例1
采用表1中实施例1所述的配方，其中聚醚多元醇为以甘油为起始剂的聚环氧丙烷多元醇；催化剂为辛酸亚锡，三乙烯二胺；发泡剂为一氟三氯甲烷或二氟二氯甲烷；异氰酸酯为TDI 80/20；泡沫稳定剂为有机硅；导电剂为炭黑。将这些组份分成A、B两部分，A为异氰酸酯，B为除异氰酸酯以外的所有组份。首先将B组份放在反应器中混合均匀，然后再加入A组份，通过搅拌制备成聚氨酯泡沫材料。将所得聚氨酯泡沫材料通过爆炸法制备成网状聚氨酯泡沫材料。其中，该材料的防爆性能如表2所示。
实施例2
采用表1中实施例2所述的配方，其中聚醚多元醇为以甘油为起始剂的聚环氧丙烷多元醇；催化剂为辛酸亚锡，三乙烯二胺；发泡剂为一氟三氯甲烷或二氟二氯甲烷；异氰酸酯为TDI 80/20；泡沫稳定剂为有机硅；导电剂为铜粉。将这些组份分成A、B两部分，A为异氰酸酯，B为除异氰酸酯以外的所有组份。首先将B组份放在反应器中混合均匀，然后再加入A组份，通过搅拌制备成聚氨酯泡沫材料。将所得聚氨酯泡沫材料通过爆炸法制备成网状聚氨酯泡沫材料。该材料的防爆性能如表2所示。
实施例3
采用表1中实施例3所述的配方，其中聚醚多元醇为以甘油为起始剂的聚环氧丙烷多元醇；催化剂为二丁基锡二月桂酸酯，二乙烯三胺；发泡剂为一氟三氯甲烷或二氟二氯甲烷；异氰酸酯为TDI 80/20；泡沫稳定剂为有机硅；导电剂为铝粉。将这些组份分成A、B两部分，A为异氰酸酯，B为除异氰酸酯以外的所有组份。首先将B组份放在反应器中混合均匀，然后再加入A组份，通过搅拌制备成聚氨酯泡沫材料。将所得聚氨酯泡沫材料通过爆炸法制备成网状聚氨酯泡沫材料。该材料的防爆性能如表2所示。
实施例4
采用表1中实施例4所述的配方，其中多元醇为聚酯多元醇；催化剂为辛酸亚锡，三乙烯二胺；发泡剂为一氟三氯甲烷或二氟二氯甲烷；异氰酸酯为TDI 65/35；泡沫稳定剂为有机硅；导电剂为炭黑。将这些组份分成A、B两部分，A为异氰酸酯，B为除异氰酸酯以外的所有组份。首先将B组份放在反应器中混合均匀，然后再加入A组份，通过搅拌制备成聚氨酯泡沫材料。将所得聚氨酯泡沫材料通过爆炸法制备成网状聚氨酯泡沫材料。该材料的防爆性能如表2所示。
实施例5
采用表1中实施例5所述的配方，其中多元醇为聚酯多元醇；催化剂为辛酸亚锡，三乙烯二胺；发泡剂为一氟三氯甲烷或二氟二氯甲烷；异氰酸酯为TDI 65/35；泡沫稳定剂为有机硅；导电剂为铝粉。将这些组份分成A、B两部分，A为异氰酸酯，B为除异氰酸酯以外的所有组份。首先将B组份放在反应器中混合均匀，然后再加入A组份，通过搅拌制备成聚氨酯泡沫材料。将所得聚氨酯泡沫材料通过爆炸法制备成网状聚氨酯泡沫材料。该材料的防爆性能如表2所示。
表2 各实施例中防爆材料的防爆性能
| 实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 燃爆增压/ Mpa | 0.02 | 0.05 | 0.04 | 0.07 | 0.03 |
以上数据均在实验温度为30℃，填充密度为23kg/m3条件下所测。
Claims (15)
1.一种有机阻隔防爆材料，其特征在于，它是由网状聚氨酯泡沫材料制备而成；所述聚氨酯泡沫材料含有以下重量份的组份：
2.权利要求1所述有机阻隔防爆材料的制备方法，其特征在于，该防爆材料通过以下步骤制备而成：
（1）将以下重量份的各组分在反应器中混合均匀：
（2）在上述反应器中加入异氰酸酯 100~130重量份，通过搅拌制备成聚氨酯泡沫材料；
（3）将步骤（2）所得的聚氨酯泡沫材料通过爆炸法、热空气法、碱化水解法、蒸汽水解法或燃烧法，制备成网状结构聚氨酯泡沫材料。
3.如权利要求2所述有机阻隔防爆材料制备方法，其特征在于，所述的多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇或其混合物。
4.如权利要求2所述有机阻隔防爆材料制备方法，其特征在于，所述的催化剂为辛酸亚锡、二丁基锡二月桂酸酯、二丁基锡二辛酸酯或其混合物。
5.如权利要求2所述有机阻隔防爆材料制备方法，其特征在于，所述的泡沫稳定剂为有机硅。
6.如权利要求2所述有机阻隔防爆材料制备方法，其特征在于，所述的催化剂为三乙烯二胺、三乙胺、乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、二甲基苄胺、二甲基十六胺或其混合物。
7.如权利要求2所述有机阻隔防爆材料制备方法，其特征在于，所述的发泡剂为水，液态二氧化碳，一氟三氯甲烷、二氟二氯甲烷、二氯甲烷或其混合物。
8.如权利要求2所述有机阻隔防爆材料制备方法，其特征在于，步骤（1）的导电剂为炭黑，金属粉末，聚苯胺、聚吡咯或其混合物。
9.如权利要求2所述有机阻隔防爆材料制备方法，其特征在于，所述的网状结构为蜂窝状六边形或五边形的多面体结构。
10.如权利要求9所述有机阻隔防爆材料制备方法，其特征在于，所述的网状结构的网孔尺寸为3-13个网孔/cm。
11.如权利要求1所述有机阻隔防爆材料，其特征在于，所述聚氨酯泡沫材料根据容器的形状切割成圆柱形，立方体形或球形形状。
12.如权利要求11所述有机阻隔防爆材料，其特征在于，所述聚氨酯泡沫材料根据容器的形状切割成中空圆柱形或中空立方体的形状。
13.如权利要求1所述有机阻隔防爆材料，其特征在于，该导电剂为炭黑，金属粉末，聚苯胺、聚吡咯或其混合物。
14.如权利要求1所述有机阻隔防爆材料，其特征在于，所述聚氨酯泡沫材料具有防爆增压值小于等于0.1MPa。
15.权利要求1所述有机阻隔防爆材料在飞机、坦克、汽车的燃油箱中，或者在石油、流态危化品的储存或运输容器中的应用，该材料起到阻隔防爆的安全作用。
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