CN104892885A - 用于冰箱发泡层的阻燃硬质聚氨酯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于冰箱发泡层的阻燃硬质聚氨酯，原料包括白料、黑料，所述白料包括聚醚多元醇、叔胺类催化剂、氮磷膨胀型阻燃剂、稳定剂、发泡剂，所述黑料为异氰酸脂；所述原料按质量份数的比例为：聚醚多元醇70～100份、叔胺类催化剂1～5份、氮磷膨胀型阻燃剂15～20份、稳定剂5～10份、发泡剂20～30份、异氰酸脂150～200份。本发明通过叔胺类化合物和氮磷膨胀型阻燃剂有机的结合在一起，制备的硬质聚氨酯时间短，品质高，成本更低；作为冰箱的保温层使用，既保证了保温效果，同时无毒无害，阻燃效果更佳。

Description

用于冰箱发泡层的阻燃硬质聚氨酯
技术领域
本发明属于阻燃材料的制备技术领域，特别涉及一种用于冰箱发泡层的阻燃硬质聚氨酯。
背景技术
现在随着人们生活水平的提高，家电产品已经成为生活中必不可少的组成部分。电冰箱作为常见的家用电器之一已经进入千家万户，目前我国已经成为世界最大的冰箱生产国，中国城市家庭中冰箱的普及率已经超过90%，而且这个数目仍在增加，我国是目前世界上冰箱生产和消费最大的国家，各大冰箱生产企业在中国市场的竞争逐渐进入白热化阶段，而节能、环保、降成本、简化工艺则是是冰箱发展的主要路线。
冰箱要节能，就需要保温，所以在冷藏室和冷冻室与外壳间填充保温材料，冰箱发泡层是一种保温材料，工厂生产冰箱时就在冰箱背面留一个孔，发泡剂就从该孔灌注进去，它会迅速膨胀并充满里面的空隙，固化后就和塑料泡沫一样，主要起保温的作用，现有这种发泡层一般采用聚氨酯，硬质聚氨酯具有优良的物化性能和易于成型加工的优点。其良好的结构强度、极低的导热系数、耐水性、隔音防震效果优良及其声学性能、电学性能和耐腐烛性、无毒性无剌激性以及简单方便的施工方法等特性。使其在石油化工管道、冰箱、冷柜、家具、包装及建筑等方面的应用越来越广泛，“十一五”期间颁布的“节能减排”的国策,使硬质聚氨酯在保温材料里面临着更大的挑战和机遇。由于硬质聚氨酯的多孔性,使其比表面积很大,导致其在空气中极易燃烧。燃烧时会产生较多的有毒有害的烟气,对人们的生活和环境造成了威胁。
因此，在不影响硬质聚氨酯保温性能的前提下,提高聚氨酯的阻燃性能极为迫切。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种硬质聚氨酯，用于提高聚氨酯的阻燃性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：用于冰箱发泡层的阻燃硬质聚氨酯，原料包括白料、黑料，白料包括聚醚多元醇、叔胺类催化剂、氮磷膨胀型阻燃剂、稳定剂、发泡剂，所述黑料为异氰酸脂；原料按质量份数的比例为：聚醚多元醇70～100份、叔胺类催化剂1～5份、氮磷膨胀型阻燃剂15～20份、稳定剂5～10份、发泡剂20～30份、异氰酸脂150～200份。
制作用于冰箱发泡层的阻燃硬质聚氨酯的方法，包括如下步骤：
a、混合搅拌：将白料按比例加入反应器中，搅拌100s直至混匀，搅拌速度为1200～1800r/min；将一定比例的黑料加入反应器中，再次搅拌，初始搅拌速度为400～600r/m，搅拌50s后，搅拌速度上升至1200～1800r/min；
b、发泡：观察到混合物料发白，将混合物料倒出，放入模具内常温发泡；
c、熟化：泡体停止生长，调节温度到55～80℃，保持恒温48h，脱模即得到硬质聚氨酯泡沫塑料。
本发明的有益效果：（1）催化剂使用的是叔胺类化合物，叔胺类催化剂都有很强的催化作用，尤其是对一NCO与一OH反应的催化作用更加明显。前者能促进聚合物分子链迅速增长，粘度快速增加，泡沫网络骨架强度迅速提高。后者能促进-NCO与水反应，迅速产生二氧化碳气体，使聚合物体积迅速增大、膨胀，具有选择性好，辐射移点性好的特点，同时泡沫密度低。（2）现有技术中，聚氨酯材料的阻燃使用阻燃剂分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。无机阻燃剂主要有镁系、铝系和硼系等，无机阻燃剂环保，但存在添加量大，且无机阻燃剂与聚氨酯相容性差；有机阻燃剂分为卤系、磷系、氮磷系、氮系阻燃剂，卤系阻燃剂以其性价比高受到人们的亲睐，但其燃烧时容易释放有毒的HCl、HCN和CO气体，并有可能产生对人体有致癌作用的二恶英物质，因此在发达国家其使用受到限制，而本发明使用的的氮磷膨胀型阻燃剂是集氮磷系、氮系和磷系阻燃剂优点于一身的新型阻燃剂。本发明通过叔胺类化合物和氮磷膨胀型阻燃剂有机的结合在一起，制备的硬质聚氨酯时间短，品质高，成本更低；作为冰箱的保温层使用，既保证了保温效果，同时无毒无害，阻燃效果更佳。
作为本方案的进一步优选，催化剂为叔胺类化合物，叔胺属于中等强度的碱性萃取剂，具有选择性好，辐射移点性好的特点，泡沫密度低，经研究发现，叔胺类催化剂具有协同作用，本发明采用的是4：1的二甲基乙醇胺和三亚乙基二胺混合催化体系，经大量事实验证，上述混合催化体系能有效地提高反应的催化效果，缩短泡沫体制品的熟化时间，使生产效率提高。
作为本方案的进一步优选，氮磷膨胀型阻燃剂有以下原料制备：包括甲基磷酸二甲酯、五氧化二磷、亚磷酸三苯酯、季戊四醇、辛酸亚锡和三聚氰胺；使用上述原料制备的阻燃剂，可使聚氨酯以凝聚相阻燃机理为主，在燃烧过程中磷化合物受热分解生成偏磷酸，偏磷酸在高温下聚合生成聚偏磷酸，聚偏磷酸玻璃体不仅覆盖于燃烧体表面，形成一保护膜，能隔绝氧气、起阻燃作用，而且磷酸和聚偏磷酸都是强酸，有很强的脱水性，能使聚合物脱水炭化，在其表面形成炭化层，从而使聚合物内部与氧隔绝，阻止燃烧。同时，由于炭化层的导热性能差，因此能使聚合物与外界热源隔绝，从而在减缓热分解反应，同时又防止和减少了甲烷、一氧化碳等气体的生成和逸出，起到了阻燃的作用。
作为本方案的进一步优选，稳定剂为有机硅泡沫稳定剂，泡沫稳定剂具有3个作用：①乳化作用：通过减弱体系的表面张力来提高各原料的相容性。②成核作用：气泡形成的初始阶段，促进气泡的稳定形成，通过调节泡孔的大小及分布的方式起作用。③稳定作用：制备过程中，通过改善原料体系的稳定性和流动性，达到硬泡制备密度均勻的效果。有机硅泡沫稳定剂适用范围最广，能达到离火自熄，使用更安全。
作为本方案的进一步优选，发泡剂为等比例的环戊烷和异戊烷，泡沫的芯密度低，流动性和脱模性更高，泡沫密度分布更加均匀，脱模时间降低，从而降低发泡剂的成本，正戊烷-异戊烷的气体显示出绝对的优越的绝热性能。
具体实施方式
实施例1：用于冰箱发泡层的阻燃硬质聚氨酯，原料按质量份数计：聚醚多元醇70份、二甲基乙醇胺4份、三亚乙基二胺1份、氮磷膨胀型阻燃剂15份、有机硅稳定剂5份、环戊烷10份、异戊烷10份、异氰酸脂150份。
具体制作方法如下：a、混合搅拌：将聚醚多元醇70份、二甲基乙醇胺4份、三亚乙基二胺1份、氮磷膨胀型阻燃剂15份、有机硅稳定剂1份、环戊烷10份、异戊烷10份加入反应器中，搅拌100s直至混匀，搅拌速度为1200r/min；将异氰酸脂150份加入反应器中，再次搅拌，初始搅拌速度为400r/m，搅拌50s后，搅拌速度上升至1200r/min；
b、发泡：观察到混合物料发白，将混合物料倒出，放入模具内常温发泡；
c、熟化：泡体停止生长，调节温度到55℃，保持恒温48h，脱模即得到硬质聚氨酯泡沫塑料。
实施例2：用于冰箱发泡层的阻燃硬质聚氨酯，原料按质量份数计：聚醚多元醇85份、二甲基乙醇胺4份、三亚乙基二胺1份、氮磷膨胀型阻燃剂18份、有机硅稳定剂3份、环戊烷13份、异戊烷13份、异氰酸脂180份。
具体制作方法如下：a、混合搅拌：将聚醚多元醇85份、二甲基乙醇胺4份、三亚乙基二胺1份、氮磷膨胀型阻燃剂18份、有机硅稳定剂3份、环戊烷13份、异戊烷13份加入反应器中，搅拌100s直至混匀，搅拌速度为1500r/min；将异氰酸脂180份加入反应器中，再次搅拌，初始搅拌速度为500r/m，搅拌50s后，搅拌速度上升至1500r/min；
b、发泡：观察到混合物料发白，将混合物料倒出，放入模具内常温发泡；
c、熟化：泡体停止生长，调节温度到55℃，保持恒温48h，脱模即得到硬质聚氨酯泡沫塑料。
实施例3：用于冰箱发泡层的阻燃硬质聚氨酯，原料按质量份数计：聚醚多元醇85份、二甲基乙醇胺4份、三亚乙基二胺1份、氮磷膨胀型阻燃剂18份、有机硅稳定剂3份、环戊烷13份、异戊烷13份、异氰酸脂180份。
具体制作方法如下：a、混合搅拌：将聚醚多元醇100份、二甲基乙醇胺4份、三亚乙基二胺1份、氮磷膨胀型阻燃剂20份、有机硅稳定剂5份、环戊烷15份、异戊烷15份加入反应器中，搅拌100s直至混匀，搅拌速度为1800r/min；将异氰酸脂200份加入反应器中，再次搅拌，初始搅拌速度为600r/m，搅拌50s后，搅拌速度上升至1800r/min；
b、发泡：观察到混合物料发白，将混合物料倒出，放入模具内常温发泡；
c、熟化：泡体停止生长，调节温度到55℃，保持恒温48h，脱模即得到硬质聚氨酯泡沫塑料。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (6)

1.用于冰箱发泡层的阻燃硬质聚氨酯，其特征在于,原料包括白料、黑料，所述白料包括聚醚多元醇、叔胺类催化剂、氮磷膨胀型阻燃剂、稳定剂、发泡剂，所述黑料为异氰酸脂；所述原料按质量份数的比例为：聚醚多元醇70～100份、叔胺类催化剂1～5份、氮磷膨胀型阻燃剂15～20份、稳定剂5～10份、发泡剂20～30份、异氰酸脂150～200份。
2.根据权利要求1所述的用于冰箱发泡层的阻燃硬质聚氨酯，其特征在于，所述叔胺类催化剂为4：1的二甲基乙醇胺和三亚乙基二胺混合催化体系。
3.根据权利要求1所述的用于冰箱发泡层的阻燃硬质聚氨酯，其特征在于，所述氮磷膨胀型阻燃剂有以下原料制备：包括甲基磷酸二甲酯、五氧化二磷、亚磷酸三苯酯、季戊四醇、辛酸亚锡和三聚氰胺。
4.根据权利要求1所述的用于冰箱发泡层的阻燃硬质聚氨酯，其特征在于，所述稳定剂为有机硅泡沫稳定剂。
5.根据权利要求1所述的用于冰箱发泡层的阻燃硬质聚氨酯，其特征在于，所述发泡剂为等比例的环戊烷和异戊烷。
6.制备用于冰箱发泡层的阻燃硬质聚氨酯的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
a、混合搅拌：将白料按比例加入反应器中，搅拌100s直至混匀，搅拌速度为1200～1800r/min；将一定比例的黑料加入反应器中，再次搅拌，初始搅拌速度为400～600r/m，搅拌50s后，搅拌速度上升至1200～1800r/min；
b、发泡：观察到混合物料发白，将混合物料倒出，放入模具内常温发泡；
c、熟化：泡体停止生长，调节温度到55～80℃，保持恒温48h，脱模即得到硬质聚氨酯泡沫塑料。
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