CN103408714A

CN103408714A - 无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫及其制备方法

Info

Publication number: CN103408714A
Application number: CN2013103369780A
Authority: CN
Inventors: 李鹏; 罗文洲; 陈粤海; 蒋琳; 石继梅; 刘小芳
Original assignee: Sichuan Aerospace System Engineering Research Institute
Current assignee: Sichuan Aerospace System Engineering Research Institute
Priority date: 2013-08-05
Filing date: 2013-08-05
Publication date: 2013-11-27

Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫及其制备方法，属一种密封缓冲材料，所述聚氨酯泡沫中包括重量百分比为37％至46％的聚醚多元醇，42％至52％的异氰酸酯，7％至9％的无卤阻燃剂，0.5％至2％表面活性剂，0.5％至2％的催化剂，0.5％至3％的水。采用无卤阻燃剂使泡沫具有物理阻燃的特性，并且燃烧不含卤化氢等有害气体，具有较低的毒性，有效解决了现有聚氨酯泡沫不能同时实现阻燃性和燃烧产物低毒性的问题，且阻燃性能指标及燃烧产物毒性等指标均优于常规的聚氨酯泡沫，同时本发明所提供的一种无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫制作方法简单，尤其适于作为对本身重量有着严格要求的避险装置的密封缓冲材料。

Description

无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种密封缓冲材料，更具体的说，本发明主要涉及一种无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫及其制备方法。

背景技术

在密闭空间内，一旦起火对于身在其中的人员来说是致命的危险，所以密闭空间中的用品所选用的材料必须具有阻燃性，且燃烧产物不能释放刺激性有毒气体。但现有聚氨酯泡沫材料具有易燃、原料毒性大、挥发有害气体多等缺点，不能满足上述需求。然而低毒阻燃是特种聚氨酯泡沫的一个技术难点，传统阻燃技术主要使用添加具有阻燃效果的含有卤族元素的有机物来提高材料的氧指数，但是使用该技术的阻燃材料在燃烧过程中会产生大量的卤化氢等有害气体，这些气体对人体的呼吸道会产生强烈的刺激作用，严重影响人体健康。为了解决此问题，阻燃设计时避免选择含卤阻燃剂，在此基础之上，有必要针对现有技术中聚氨酯泡沫材料的成分及制备方法做进一步的改进和研究。

发明内容

本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫及其制备方法，以期望解决现有技术中聚氨酯泡沫材料易燃性强，且使用阻燃剂会产生卤化氢等有害气体，严重影响人体的健康等技术问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫中包括重量百分比为37％至46％的聚醚多元醇，42％至52％的异氰酸酯，7％至9％的无卤阻燃剂，0.5％至2％表面活性剂，0.5％至2％的催化剂，0.5％至3％的水。

作为优选，进一步的技术方案是：所述的水为纯水或蒸馏水。

更进一步的技术方案是：所述聚氨酯泡沫的密度为45至65千克每立方米。

本发明另一方面提供了一种上述的无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

步骤A、按照实际需求至少称取对应重量百分比的聚醚多元醇、无卤阻燃剂、表面活性剂、催化剂及水并进行预混合，然后作为A组分待用；

步骤B、称取对应重量百分比的异氰酸酯作为B组分待用；

步骤C、再次混合A组分后，将B组分一次性倒入A组分中立即搅拌12至15秒进行发泡，随即均匀的浇入模腔后合模，并给予足够的恒定合模力；

步骤D、待发泡完成后在20至30摄氏度、相对湿度小于60％的环境中存放，使泡沫熟化后从模具中取出即制备完成。

作为优选，进一步的技术方案是：所述制备方法还包括步骤F、将熟化后的成型泡沫从模具中取出后，根据具体用途进行成型处理后即得到使用件。

更进一步的技术方案是：所述步骤A中A组分进行预混合的方式为搅拌2分钟。

更进一步的技术方案是：所述步骤C中再次混合A组分的方式为搅拌30秒。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：采用无卤阻燃剂使泡沫具有物理阻燃的特性，并且燃烧不含卤化氢等有害气体，具有较低的毒性，有效解决了现有聚氨酯泡沫不能同时实现阻燃性和燃烧产物低毒性的问题，且阻燃性能指标及燃烧产物毒性等指标均优于常规的聚氨酯泡沫，同时本发明所提供的一种无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫制作方法简单，尤其适于作为对本身重量有着严格要求的避险装置的密封缓冲材料。

具体实施方式

本发明中用到的聚醚多元醇可直接采购市面上DOW公司的HF505、V4701型号的产品，以及高桥石化公司的330N、3050A型号的产品，亦可将多种产品混合在一起使用；异氰酸酯可采用BASF公司的M20S型号的产品，以及烟台万华公司的MDI-100、PM-200型号的产品，并且同样可将多种产品混合在一起使用。

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。

实施例1

在本实施例中，配置100千克无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫所采用的原材料有：聚醚多元醇46千克，异氰酸酯45.5千克，无卤阻燃剂7千克，表面活性剂0.5千克，催化剂0.5千克，水0.5千克。在常规的情况下，采用前述的原料进行具体的制备方法为：

步骤一、按照实际需求称取上述量的聚醚多元醇、无卤阻燃剂、表面活性剂、催化剂及水并进行预混合，然后作为A组分待用；

步骤二、称取对应重量百分比的异氰酸酯作为B组分待用；

步骤三、再次混合A组分后，将B组分一次性倒入A组分中立即搅拌13秒进行发泡，随即均匀的浇入模腔后合模，并给予足够的恒定合模力，以确保模具的尺寸一致；

步骤四、待发泡完成后在20至30摄氏度、相对湿度小于60％的环境中存放，使泡沫熟化后从模具中取出即制备完成。制备完成的特种聚氨酯泡沫成品的密度为55千克每立方米。

实施例2

在本实施例中，配置500千克无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫所采用的原材料有：聚醚多元醇206千克，异氰酸酯225千克，无卤阻燃剂45千克，表面活性剂5千克，催化剂4千克，水15千克。为提升阻燃剂在聚氨酯泡沫形成物理阻燃的效果，本实施例中的阻燃剂可采用热膨胀阻燃剂，在常规的情况下，采用前述的原料进行具体的制备方法同样为：

步骤一、按照实际需求称取上述量的聚醚多元醇、无卤阻燃剂、表面活性剂、催化剂及水并进行预混合，然后作为A组分待用；发明人在具体的实验过程中，此处的预混合一般采用匀速搅拌的方式，且搅拌时间大致为两分钟左右；

步骤二、称取对应重量百分比的异氰酸酯作为B组分待用；

步骤三、再次混合A组分后，将B组分一次性倒入A组分中立即搅拌12秒进行发泡，随即均匀的浇入模腔后合模，并给予足够的恒定合模力；本步骤再次混合A组分仍然可采用搅拌的方式进行，即匀速搅拌30秒左右；

步骤四、待发泡完成后在20至30摄氏度、相对湿度小于60％的环境中存放，使泡沫熟化后从模具中取出即制备完成；

步骤五、将熟化后的成型泡沫从模具中取出后，根据具体用途进行成型处理后即得到使用件；制备完成的特种聚氨酯泡沫成品的密度为45千克每立方米。实施例3

在本实施例中，配置500千克无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫所采用的原材料有：聚醚多元醇352千克，异氰酸酯328千克，无卤阻燃剂64千克，表面活性剂16千克，催化剂13.6千克，水22.4千克，剩余的4千克含量为可向聚氨酯泡沫中添加的辅助性材料。与上述实施例相类似，阻燃剂可采用热膨胀阻燃剂，除此之外，为增加为使热膨胀阻燃剂更易产生效果，前述的水需要采用纯水，而在常规的情况下，采用前述的原料进行具体的制备方法仍然为：

步骤一、按照实际需求称取上述量的聚醚多元醇、无卤阻燃剂、表面活性剂、催化剂及水并进行预混合，然后作为A组分待用；与上述实施例相类似，此处的预混合一般采用匀速搅拌的方式，且搅拌时间大致为两分钟左右；

步骤二、称取对应重量百分比的异氰酸酯作为B组分待用；

步骤三、再次混合A组分后，将B组分一次性倒入A组分中立即搅拌14秒进行发泡，随即均匀的浇入模腔后合模，并给予足够的恒定合模力；而前述A组分的再次混合，仍然可采用匀速搅拌的方式；在发泡的过程中，搅拌时间越长，后续的聚氨酯泡沫成品的密度就越小。

实施例4

在本实施例中，配置350千克无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫所采用的原材料有：聚醚多元醇129.5千克，异氰酸酯182千克，无卤阻燃剂24.5千克，表面活性剂3.5千克，催化剂7千克，水2.8千克。与上一实施例相同，剩余的0.7千克含量为可向聚氨酯泡沫中添加的辅助性材料，与上述的实施例相同，本实施例中的阻燃剂采用热膨胀阻燃剂，而水采用蒸馏水，在常规的情况下，采用前述的原料进行具体的制备方法还是为：

步骤二、称取对应重量百分比的异氰酸酯作为B组分待用；

步骤五、将熟化后的成型泡沫从模具中取出后，根据具体用途进行成型处理后即得到使用件；制备完成的特种聚氨酯泡沫成品的密度为65千克每立方米。

经发明人实验得到，上述实施例中制备完成的无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫的各项指标为：

1）阻燃性能指标：12s垂直燃烧测试：材料自熄，平均烧焦长度78mm，移去火源续燃时间6s，无滴落物。；

2）燃烧产物毒性指标：一氧化碳<3500ppm，氟化氢<100ppm，氯化氢<150ppm，氮氧化物<100ppm，二氧化硫<100ppm，氰化氢<150ppm。

3）气味等级：1级

4）75%压缩永久形变:11.5%

5）蠕变性能：1.01%

6）压缩强度：33.5kPa

7）压缩模量：0.43MPa

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本说明书和权利要求公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims

1.一种无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫，其特征在于：所述聚氨酯泡沫中包括重量百分比为37％至46％的聚醚多元醇，42％至52％的异氰酸酯，7％至9％的无卤阻燃剂，0.5％至2％表面活性剂，0.5％至2％的催化剂，0.5％至3％的水。

2.根据权利要求1所述的无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫，其特征在于：所述的水为纯水或蒸馏水。

3.根据权利要求1所述的无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫，其特征在于：所述无卤阻燃剂为热膨胀阻燃剂。

4.根据权利要求1所述的无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫，其特征在于：所述聚氨酯泡沫的密度为45至65千克每立方米。

5.一种权利要求1至4任意一项所述的无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括如下步骤：

步骤B、称取对应重量百分比的异氰酸酯作为B组分待用；

6.根据权利要求5所述的无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于：所述制备方法还包括步骤F、将熟化后的成型泡沫从模具中取出后，根据具体用途进行成型处理后即得到使用件。

7.根据权利要求5所述的无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于：所述步骤A中A组分进行预混合的方式为搅拌2分钟。

8.根据权利要求5或7所述的无卤阻燃的特种聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于：所述步骤C中再次混合A组分的方式为搅拌30秒。