CN105017502A - 一种环保阻燃海绵及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海绵，公开了一种环保阻燃海绵及其制备方法，包括聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、二氯甲烷、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水，按重量份数分别为50-100份、0-50份、30-60份、0-10份、15-25份、0.15-0.35份、0.05-0.3份、0.5-2.5份、2-4.5份。本发明采用可膨胀石墨作为阻燃材料并添加少量制成海绵，使得海绵遇火时急剧膨胀，窒息火焰而阻止海绵燃烧，由于石墨膨体材料覆盖在基材表面，隔绝了热能辐射及氧化，促进了基材的炭化，进一步增强了阻燃效果，而可膨胀石墨具有无毒、产生烟雾少，使得海绵不仅具有良好的防火性能，又具有良好的物理性能并且安全环保。

Description

一种环保阻燃海绵及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种海绵，尤其涉及一种环保阻燃海绵及其制备方法。
背景技术
海绵是属于聚氨酯软质泡沫塑料，因其具有良好的柔软性、弹性、吸水、吸音、透气、保温等性能，主要作为家具垫材、交通工具座椅垫材、各种软性衬垫层压复合材料的用材，工业和民用上也把软泡海绵作为过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热保温材料等。然而，海绵在遇到明火或炽热的火焰时极易燃烧，并产生浓烟和有毒气体，浓烟和有毒气体危害人体甚至致人死亡。因此，需不断研发出各种阻燃海绵。
目前，阻燃海绵普遍采用添加各种阻燃剂来达到阻燃效果，按组分的不同可分无机阻燃剂、有机阻燃剂和有机与无机混合阻燃剂三种。现有的使用较多的添加有机阻燃剂的海绵，其主要添加的是卤系、磷酸酯、卤代磷酸酯等有机物，此类有机阻燃剂能起到一定的阻燃效果，但此类有机阻燃剂一般含有有害成分，海绵燃烧时产生大量烟雾、微小颗粒及有害气体；添加无机阻燃剂如氢氧化镁、氢氧化铝等无机盐类的海绵也能起到一定的阻燃效果，但其制备时无机阻燃剂的添加量很大，从而影响海绵的物理性能。
发明内容
本发明针对现有技术中主要存在添加有机阻燃剂的阻燃海绵燃烧时产生大量烟雾、微小颗粒及有害气体、添加无机阻燃剂的阻燃海绵的无机阻燃剂添加量较大影响海绵的物理性能的缺点，提供了一种可膨胀石墨替代有机阻燃剂或无机阻燃剂且具有良好防火性能和物理性能的环保阻燃海绵及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种环保阻燃海绵，包括所述海绵的原材料包括聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、二氯甲烷、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水，聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、二氯甲烷、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水按重量份数分别为50-100份、0-50份、30-60份、0-10份、15-25份、0.15-0.35份、0.05-0.3份、0.5-2.5份、2-4.5份。
环保阻燃海绵采用添加更环保的阻燃材料的可膨胀石墨作为阻燃剂，可膨胀石墨具有无毒、烟少、无污染等特点，在达到同样阻燃效果时，其添加量远低于普通阻燃剂的添加量，且其添加到聚合物中不影响聚合物的柔韧性和其它物理性能。遇火时，可膨胀石墨由于高温而急剧膨胀，窒息了火焰，同时其生成的石墨膨体材料覆盖在基材表面，隔绝了热能辐射及氧化作用，其夹层内部的酸根在膨胀时释放出来，也促进了基材的炭化，从而通过多种阻燃方式达到良好的阻燃效果。本发明适用于普通型海绵、高回弹型海绵和慢回弹型海绵，只需要用可膨胀石墨代替现有的有机阻燃剂、无机阻燃剂，再将配方轻微调整不仅可以达到传统海绵良好的物理性能，而且还具有良好的防火性能，并且比现有的阻燃海绵阻燃效果更高且安全环保。
作为优选，所述海绵的原材料还包括重量份数为0-5份的其它组分，其它组分包括色浆和/或开孔剂和/或香精。可根据需求添加入其它组分来调整海绵颜色、透气、气味等性能。
作为优选，聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水按重量份数分别为70份、30份、39份、20份、0.15份、0.2份、1.2份、3份。
作为优选，聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、二氯甲烷、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水、色浆按重量份数分别为100份、60份、10份、15份、0.15份、0.3份、0.5份、4.5份、1份。
作为优选，聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水、开孔剂按重量份数分别为50份、50份、30份、25份、0.35份、0.05份、2.5份、2份、5份。
作为优选，锡催化剂为有机锡化合物，泡沫稳定剂为硅油泡沫稳定剂。
一种环保阻燃海绵的制备方法，包括如下步骤：
A、按照50-100份聚醚多元醇、0-50份聚合物多元醇、30-60份甲苯二异氰酸酯、0-10份二氯甲烷、15-25份可膨胀石墨、0.15-0.35份胺催化剂、0.05-0.3份锡催化剂、0.5-2.5份泡沫稳定剂、2-4.5份水、0-5份其它组分的重量份数称取各原材料；
B、将可膨胀石墨加入聚醚多元醇或聚合物多元醇中，并搅拌均匀，形成混合物；
C、再通过原料泵分别将步骤B制备好的混合物和其余原材料泵入发泡机形成混合料，然后混合料在温度控制在20-25度状态下发泡，形成海绵体；
D、将海绵体在室内常温状态下冷却48-72小时后，制备得到高回弹型环保阻燃海绵成品或慢回弹型环保阻燃海绵成品或普通型环保阻燃海绵成品。
作为优选，高回弹型环保阻燃海绵制备方法包括如下步骤：
E、按照70份聚醚多元醇、30份聚合物多元醇、39份甲苯二异氰酸酯、20份可膨胀石墨、0.15份胺催化剂、0.2份锡催化剂、1.2份泡沫稳定剂、3份水的重量份数称取各原材料；
F、将可膨胀石墨加入聚醚多元醇或聚合物多元醇中，并搅拌均匀，形成混合物；
G、再通过原料泵分别将步骤F制备好的混合物和其余原材料泵入发泡机形成混合料，然后混合料在温度控制在20-25度状态下发泡，形成高回弹型海绵体；
H、将高回弹型海绵体在室内常温状态下冷却72小时后，制备得到高回弹型环保阻燃海绵成品。
作为优选，普通型环保阻燃海绵制备方法包括如下步骤：
I、按照100份聚醚多元醇、60份甲苯二异氰酸酯、15份可膨胀石墨、0.15份胺催化剂、0.3份锡催化剂、0.5份泡沫稳定剂、4.5份水、色浆1份的重量份数称取各原材料；
J、将可膨胀石墨加入聚醚多元醇中，并搅拌均匀，形成混合物；
K、再通过原料泵分别将步骤J制备好的混合物和其余原材料泵入发泡机形成混合料，然后混合料在温度控制在20-25度状态下发泡，形成普通型海绵体；
L、将海绵体在室内常温状态下冷却48小时后，制备得到普通型环保阻燃海绵成品。
作为优选，慢回弹型环保阻燃海绵制备方法包括如下步骤：
M、按照50份聚醚多元醇、50份聚合物多元醇、30份甲苯二异氰酸酯、25份可膨胀石墨、0.35份胺催化剂、0.05份锡催化剂、2.5份泡沫稳定剂、2份水、5份开孔剂的重量份数称取各原材料；
N、将可膨胀石墨加入聚醚多元醇或聚合物多元醇中，并搅拌均匀，形成混合物；
0、再通过原料泵分别将步骤N制备好的混合物和其余原材料泵入发泡机形成混合料，然后混合料在温度控制在20-25度状态下发泡，形成慢回弹型海绵体；
P、将慢回弹型海绵体在室内常温状态下冷却72小时后，制备得到慢回弹型环保阻燃海绵成品。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：采用可膨胀石墨作为阻燃材料并添加少量制成海绵，使得海绵遇火时急剧膨胀，窒息火焰而阻止海绵燃烧，由于石墨膨体材料覆盖在基材表面，隔绝了热能辐射及氧化，促进了基材的炭化，进一步增强了阻燃效果，而可膨胀石墨具有无毒、产生烟雾少，使得海绵不仅具有良好的防火性能，又具有良好的物理性能并且安全环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种环保阻燃海绵，包括所述海绵的原材料包括聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、二氯甲烷、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水，聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、二氯甲烷、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水按重量份数分别为50-100份、0-50份、30-60份、0-10份、15-25份、0.15-0.35份、0.05-0.3份、0.5-2.5份、2-4.5份。
环保阻燃海绵采用添加更环保的阻燃材料的可膨胀石墨作为阻燃剂，可膨胀石墨具有无毒、烟少、无污染等特点，在达到同样阻燃效果时，其添加量远低于普通阻燃剂的添加量，且其添加到聚合物中不影响聚合物的柔韧性和其它物理性能。遇火时，可膨胀石墨由于高温而急剧膨胀，窒息了火焰，同时其生成的石墨膨体材料覆盖在基材表面，隔绝了热能辐射及氧化作用，其夹层内部的酸根在膨胀时释放出来，也促进了基材的炭化，从而通过多种阻燃方式达到良好的阻燃效果。本发明适用于高回弹型海绵，只需要用可膨胀石墨代替现有的有机阻燃剂、无机阻燃剂，再将配方轻微调整不仅可以达到传统海绵良好的物理性能，而且还具有良好的防火性能，并且比现有的阻燃海绵阻燃效果更高且安全环保。
聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水按重量份数分别为70份、30份、39份、20份、0.15份、0.2份、1.2份、3份。
锡催化剂为有机锡化合物，泡沫稳定剂为硅油泡沫稳定剂。
一种高回弹型环保阻燃海绵制备方法包括如下步骤：
E、按照70份聚醚多元醇、30份聚合物多元醇、39份甲苯二异氰酸酯、20份可膨胀石墨、0.15份胺催化剂、0.2份锡催化剂、1.2份泡沫稳定剂、3份水的重量份数称取各原材料；
F、将可膨胀石墨加入聚醚多元醇或聚合物多元醇中，并搅拌均匀，形成混合物；
G、再通过原料泵分别将步骤F制备好的混合物和其余原材料泵入发泡机形成混合料，然后混合料在温度控制在20-25度状态下发泡，形成高回弹型海绵体；
H、将高回弹型海绵体在室内常温状态下冷却72小时后，制备得到高回弹型环保阻燃海绵成品。
实施例2
一种环保阻燃海绵，包括所述海绵的原材料包括聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、二氯甲烷、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水，聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、二氯甲烷、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水按重量份数分别为50-100份、0-50份、30-60份、0-10份、15-25份、0.15-0.35份、0.05-0.3份、0.5-2.5份、2-4.5份。
环保阻燃海绵采用添加更环保的阻燃材料的可膨胀石墨作为阻燃剂，可膨胀石墨具有无毒、烟少、无污染等特点，在达到同样阻燃效果时，其添加量远低于普通阻燃剂的添加量，且其添加到聚合物中不影响聚合物的柔韧性和其它物理性能。遇火时，可膨胀石墨由于高温而急剧膨胀，窒息了火焰，同时其生成的石墨膨体材料覆盖在基材表面，隔绝了热能辐射及氧化作用，其夹层内部的酸根在膨胀时释放出来，也促进了基材的炭化，从而通过多种阻燃方式达到良好的阻燃效果。本发明适用于普通型海绵，只需要用可膨胀石墨代替现有的有机阻燃剂、无机阻燃剂，再将配方轻微调整不仅可以达到传统海绵良好的物理性能，而且还具有良好的防火性能，并且比现有的阻燃海绵阻燃效果更高且安全环保。
所述海绵的原材料还包括重量份数为0-5份的其它组分，其它组分包括色浆。
聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、二氯甲烷、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水、色浆按重量份数分别为100份、60份、10份、15份、0.15份、0.3份、0.5份、4.5份、1份。
锡催化剂为有机锡化合物，泡沫稳定剂为硅油泡沫稳定剂。
一种普通型环保阻燃海绵制备方法包括如下步骤：
I、按照100份聚醚多元醇、60份甲苯二异氰酸酯、15份可膨胀石墨、0.15份胺催化剂、0.3份锡催化剂、0.5份泡沫稳定剂、4.5份水、色浆1份的重量份数称取各原材料；
J、将可膨胀石墨加入聚醚多元醇中，并搅拌均匀，形成混合物；
K、再通过原料泵分别将步骤J制备好的混合物和其余原材料泵入发泡机形成混合料，然后混合料在温度控制在20-25度状态下发泡，形成普通型海绵体；
L、将海绵体在室内常温状态下冷却48小时后，制备得到普通型环保阻燃海绵成品。
实施例3
一种环保阻燃海绵，包括所述海绵的原材料包括聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、二氯甲烷、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水，聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、二氯甲烷、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水按重量份数分别为50-100份、0-50份、30-60份、0-10份、15-25份、0.15-0.35份、0.05-0.3份、0.5-2.5份、2-4.5份。
环保阻燃海绵采用添加更环保的阻燃材料的可膨胀石墨作为阻燃剂，可膨胀石墨具有无毒、烟少、无污染等特点，在达到同样阻燃效果时，其添加量远低于普通阻燃剂的添加量，且其添加到聚合物中不影响聚合物的柔韧性和其它物理性能。遇火时，可膨胀石墨由于高温而急剧膨胀，窒息了火焰，同时其生成的石墨膨体材料覆盖在基材表面，隔绝了热能辐射及氧化作用，其夹层内部的酸根在膨胀时释放出来，也促进了基材的炭化，从而通过多种阻燃方式达到良好的阻燃效果。本发明适用于慢回弹型海绵，只需要用可膨胀石墨代替现有的有机阻燃剂、无机阻燃剂，再将配方轻微调整不仅可以达到传统海绵良好的物理性能，而且还具有良好的防火性能，并且比现有的阻燃海绵阻燃效果更高且安全环保。
所述海绵的原材料还包括重量份数为0-5份的其它组分，其它组分包括开孔剂。
聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水、开孔剂按重量份数分别为50份、50份、30份、25份、0.35份、0.05份、2.5份、2份、5份。
锡催化剂为有机锡化合物，泡沫稳定剂为硅油泡沫稳定剂。
一种慢回弹型环保阻燃海绵制备方法包括如下步骤：
M、按照50份聚醚多元醇、50份聚合物多元醇、30份甲苯二异氰酸酯、25份可膨胀石墨、0.35份胺催化剂、0.05份锡催化剂、2.5份泡沫稳定剂、2份水、5份开孔剂的重量份数称取各原材料；
N、将可膨胀石墨加入聚醚多元醇或聚合物多元醇中，并搅拌均匀，形成混合物；
0、再通过原料泵分别将步骤N制备好的混合物和其余原材料泵入发泡机形成混合料，然后混合料在温度控制在20-25度状态下发泡，形成慢回弹型海绵体；
P、将慢回弹型海绵体在室内常温状态下冷却72小时后，制备得到慢回弹型环保阻燃海绵成品。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种环保阻燃海绵，其特征在于：所述海绵的原材料包括聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、二氯甲烷、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水，聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、二氯甲烷、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水按重量份数分别为50-100份、0-50份、30-60份、0-10份、15-25份、0.15-0.35份、0.05-0.3份、0.5-2.5份、2-4.5份。
2.根据权利要求1所述的一种环保阻燃海绵，其特征在于：所述海绵的原材料还包括重量份数为0-5份的其它组分，其它组分包括色浆和/或开孔剂和/或香精。
3.根据权利要求1所述的一种环保阻燃海绵，其特征在于：聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水按重量份数分别为70份、30份、39份、20份、0.15份、0.2份、1.2份、3份。
4.根据权利要求1所述的一种环保阻燃海绵，其特征在于：聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、二氯甲烷、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水、色浆按重量份数分别为100份、60份、10份、15份、0.15份、0.3份、0.5份、4.5份、1份。
5.根据权利要求1所述的一种环保阻燃海绵，其特征在于：聚醚多元醇、聚合物多元醇、甲苯二异氰酸酯、可膨胀石墨、胺催化剂、锡催化剂、泡沫稳定剂、水、开孔剂按重量份数分别为50份、50份、30份、25份、0.35份、0.05份、2.5份、2份、5份。
6.根据权利要求1或3或4或5所述的一种环保阻燃海绵，其特征在于：锡催化剂为有机锡化合物，泡沫稳定剂为硅油泡沫稳定剂。
7.一种环保阻燃海绵的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、按照50-100份聚醚多元醇、0-50份聚合物多元醇、30-60份甲苯二异氰酸酯、0-10份二氯甲烷、15-25份可膨胀石墨、0.15-0.35份胺催化剂、0.05-0.3份锡催化剂、0.5-2.5份泡沫稳定剂、2-4.5份水、0-5份其它组分的重量份数称取各原材料；
B、将可膨胀石墨加入聚醚多元醇或聚合物多元醇中，并搅拌均匀，形成混合物；
C、再通过原料泵分别将步骤B制备好的混合物和其余原材料泵入发泡机形成混合料，然后混合料在温度控制在20-25度状态下发泡，形成海绵体；
D、将海绵体在室内常温状态下冷却48-72小时后，制备得到高回弹型环保阻燃海绵成品或慢回弹型环保阻燃海绵成品或普通型环保阻燃海绵成品。
8.根据权利要求7所述的一种环保阻燃海绵的制备方法，其特征在于：高回弹型环保阻燃海绵制备方法包括如下步骤：
E、按照70份聚醚多元醇、30份聚合物多元醇、39份甲苯二异氰酸酯、20份可膨胀石墨、0.15份胺催化剂、0.2份锡催化剂、1.2份泡沫稳定剂、3份水的重量份数称取各原材料；
F、将可膨胀石墨加入聚醚多元醇或聚合物多元醇中，并搅拌均匀，形成混合物；
G、再通过原料泵分别将步骤F制备好的混合物和其余原材料泵入发泡机形成混合料，然后混合料在温度控制在20-25度状态下发泡，形成高回弹型海绵体；
H、将高回弹型海绵体在室内常温状态下冷却72小时后，制备得到高回弹型环保阻燃海绵成品。
9.根据权利要求7所述的一种环保阻燃海绵的制备方法，其特征在于：普通型环保阻燃海绵制备方法包括如下步骤：
I、按照100份聚醚多元醇、60份甲苯二异氰酸酯、15份可膨胀石墨、0.15份胺催化剂、0.3份锡催化剂、0.5份泡沫稳定剂、4.5份水、色浆1份的重量份数称取各原材料；
J、将可膨胀石墨加入聚醚多元醇中，并搅拌均匀，形成混合物；
K、再通过原料泵分别将步骤J制备好的混合物和其余原材料泵入发泡机形成混合料，然后混合料在温度控制在20-25度状态下发泡，形成普通型海绵体；
L、将海绵体在室内常温状态下冷却48小时后，制备得到普通型环保阻燃海绵成品。
10.根据权利要求7所述的一种环保阻燃海绵的制备方法，其特征在于：慢回弹型环保阻燃海绵制备方法包括如下步骤：
M、按照50份聚醚多元醇、50份聚合物多元醇、30份甲苯二异氰酸酯、25份可膨胀石墨、0.35份胺催化剂、0.05份锡催化剂、2.5份泡沫稳定剂、2份水、5份开孔剂的重量份数称取各原材料；
N、将可膨胀石墨加入聚醚多元醇或聚合物多元醇中，并搅拌均匀，形成混合物；
O、再通过原料泵分别将步骤N制备好的混合物和其余原材料泵入发泡机形成混合料，然后混合料在温度控制在20-25度状态下发泡，形成慢回弹型海绵体；
P、将慢回弹型海绵体在室内常温状态下冷却72小时后，制备得到慢回弹型环保阻燃海绵成品。
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