CN105732933A - 一种双掺可膨胀石墨和轻质微珠的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双掺可膨胀石墨和轻质微珠的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，以可膨胀石墨和轻质微珠协同阻燃，制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。该聚氨酯泡沫塑料具有优良的阻燃性能，同时由于可膨胀石墨经过聚乙烯醇的包覆改性和轻质微珠经过表面改性，所以增强了其与聚氨酯的相容性，力学性能优良。

Description

一种双掺可膨胀石墨和轻质微珠的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料

技术领域

本发明属于聚氨酯泡沫塑料领域，涉及一种双掺可膨胀石墨和轻质微珠的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。

背景技术

硬质聚氨酯泡沫在工业、家具、汽车、保温、运输、建筑等方面都有广泛的应用，但其存在阻燃性能差的缺点，未经阻燃改性的硬质聚氨酯泡沫塑料的氧指数仅为19左右，遇到火源或高温的烘烤非常容易着火燃烧而引起火灾，通过添加阻燃剂可以提高阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能，常用阻燃剂包括卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硼系阻燃剂和硅系阻燃剂等，这些阻燃剂虽然用量大，但是也存在诸多问题，含卤阻燃剂易产生烟雾、酸性气体，以致于会造成烟雾窒息，含磷阻燃剂在火灾中也会产生大量的烟气，其他还存在诸如环保问题、综合阻燃性能不佳、成本高等弊端，随着科技的发展和人们对环保要求的提高，阻燃剂必然向着高效、无卤、低烟毒、多功能化以及与高分子材料相容性好的方向发展。

可膨胀石墨是一种优良的阻燃材料，其在火灾中具有热释放率低，质量损失小，产生的烟气少的特点，而且价格低廉，适于大量添加。轻质微珠是一种轻质球状填充物质，代表物为空心玻璃微珠和玻化微珠，其具有轻质、阻燃的特性，用其作为填充料可以减轻基体的重量同时又能提高其阻燃性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双掺可膨胀石墨和轻质微珠的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，该泡沫塑料具有阻燃性优良、轻质、力学性能优良的特性。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种双掺可膨胀石墨和轻质微珠的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，包括两个组份，它的原料及原料的重量份数为：

甲组份：

聚醚多元醇100份，

三乙醇胺2～3份，

有机硅匀泡剂1～3份，

发泡剂水10～20份，

可膨胀石墨5～50份，

轻质微珠5～50份，

二月桂酸二丁基锡2～5份，

乙组份：

多异氰酸酯150份。

优选的，所述的可膨胀石墨需要经过聚乙烯醇表面包覆改性。

优选的，所述的轻质微珠为空心玻璃微珠、玻化微珠的一种或两种的混合物。

优选的，所述的轻质微珠需要经过硅烷偶联剂表面改性处理。

本发明还提供了一种双掺可膨胀石墨和轻质微珠的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，包括以下步骤：

（1）聚乙烯醇包覆可膨胀石墨的制备：首先将聚乙烯醇加入水中，控制聚乙烯醇的质量百分比为10%，中速搅拌，缓慢升温至90℃，待聚乙烯醇全部溶解后，停止加热，冷却，制得浓度为10%的聚乙烯醇水溶液；然后将可膨胀石墨加入聚乙烯醇水溶液中，搅拌0.5～1h，最后将液体烘干，研磨，得到聚乙烯醇包覆可膨胀石墨；

（2）轻质微珠表面改性处理：将轻质微珠浸入浓度为1.2%的KH550硅烷偶联剂的水溶液中，搅拌10min，静置12h，过滤、烘干，得到硅烷偶联剂表面改性的轻质微珠；

（3）聚氨酯甲组份的配制：将聚醚多元醇在80℃下干燥12h，准确称量各组份原料，将三乙醇胺、有机硅匀泡剂、发泡剂水和二月桂酸二丁基锡加入到聚醚多元醇中，混合均匀，然后再加入聚乙烯醇包覆可膨胀石墨和硅烷偶联剂表面改性的轻质微珠，充分搅拌混合均匀，制得甲组份；

（4）阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备：将多异氰酸酯迅速加入到甲组分中，搅拌均匀后浇注到模具中，在100℃下固化2～4小时，制得阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。

本发明具有的有益效果：

（1）本发明采用可膨胀石墨和轻质微珠为阻燃成分，两者协同阻燃，赋予聚氨酯泡沫塑料优良的阻燃性能；

（2）可膨胀石墨经过聚乙烯醇的包覆改性，增加了与聚氨酯基体的相容性，可以增加可膨胀石墨的掺加量，同时可提高聚氨酯泡沫塑料的力学性能；

（3）轻质微珠经过表面改性，增加了与聚氨酯的相容性，提高了聚氨酯的力学性能，同时，无机的轻质微珠的加入又可以进一步增强聚氨酯的阻燃性能，并能降低聚氨酯泡沫塑料的容重；

（4）可膨胀石墨和轻质微珠都是无机填料，无毒环保。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。

实施例1

一种双掺可膨胀石墨和轻质微珠的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，两组份的原料及原料的质量为：

甲组份：

聚醚多元醇100Kg，

三乙醇胺2Kg，

有机硅匀泡剂2Kg，

发泡剂水15Kg，

可膨胀石墨15Kg，

空心玻璃微珠20Kg，

二月桂酸二丁基锡2Kg，

乙组份：

多异氰酸酯150Kg，

制备步骤包括：

（1）聚乙烯醇包覆可膨胀石墨的制备：首先将聚乙烯醇加入水中，控制聚乙烯醇的质量百分比为10%，中速搅拌，缓慢升温至90℃，待聚乙烯醇全部溶解后，停止加热，冷却，制得浓度为10%的聚乙烯醇水溶液；然后将可膨胀石墨加入聚乙烯醇水溶液中，搅拌0.5～1h，最后将液体烘干，研磨，得到聚乙烯醇包覆可膨胀石墨；

（2）空心玻璃微珠表面改性处理：将空心玻璃微珠浸入浓度为1.2%的KH550硅烷偶联剂的水溶液中，搅拌10min，静置12h，过滤、烘干，得到硅烷偶联剂表面改性的空心玻璃微珠；

（3）聚氨酯甲组份的配制：将聚醚多元醇在80℃下干燥12h，准确称量各组份原料，将三乙醇胺、有机硅匀泡剂、发泡剂水和二月桂酸二丁基锡加入到聚醚多元醇中，混合均匀，然后再加入聚乙烯醇包覆可膨胀石墨和硅烷偶联剂表面改性的空心玻璃微珠，充分搅拌混合均匀，制得甲组份；

（4）阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备：将多异氰酸酯迅速加入到甲组分中，搅拌均匀后浇注到模具中，在100℃下固化2～4小时，制得阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。

实施例2

一种双掺可膨胀石墨和轻质微珠的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，两组份的原料及原料的质量为：

甲组份：

聚醚多元醇100Kg，

三乙醇胺3Kg，

有机硅匀泡剂2Kg，

发泡剂水15Kg，

可膨胀石墨10Kg，

玻化微珠30Kg，

二月桂酸二丁基锡3Kg，

乙组份：

多异氰酸酯150Kg，

制备步骤包括：

（1）聚乙烯醇包覆可膨胀石墨的制备：首先将聚乙烯醇加入水中，控制聚乙烯醇的质量百分比为10%，中速搅拌，缓慢升温至90℃，待聚乙烯醇全部溶解后，停止加热，冷却，制得浓度为10%的聚乙烯醇水溶液；然后将可膨胀石墨加入聚乙烯醇水溶液中，搅拌0.5～1h，最后将液体烘干，研磨，得到聚乙烯醇包覆可膨胀石墨；

（2）玻化微珠表面改性处理：将玻化微珠浸入浓度为1.2%的KH550硅烷偶联剂的水溶液中，搅拌10min，静置12h，过滤、烘干，得到硅烷偶联剂表面改性的玻化微珠；

（3）聚氨酯甲组份的配制：将聚醚多元醇在80℃下干燥12h，准确称量各组份原料，将三乙醇胺、有机硅匀泡剂、发泡剂水和二月桂酸二丁基锡加入到聚醚多元醇中，混合均匀，然后再加入聚乙烯醇包覆可膨胀石墨和硅烷偶联剂表面改性的玻化微珠，充分搅拌混合均匀，制得甲组份；

（4）阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备：将多异氰酸酯迅速加入到甲组分中，搅拌均匀后浇注到模具中，在100℃下固化2～4小时，制得阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非以此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种双掺可膨胀石墨和轻质微珠的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，包括两个组份，它的原料及原料的重量份数为：

甲组份：

聚醚多元醇100份，

三乙醇胺2～3份，

有机硅匀泡剂1～3份，

发泡剂水10～20份，

可膨胀石墨5～50份，

轻质微珠5～50份，

二月桂酸二丁基锡2～5份，

乙组份：

多异氰酸酯150。

2.根据权利要求1所述的双掺可膨胀石墨和轻质微珠的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述的可膨胀石墨需要经过聚乙烯醇表面包覆改性。

3.根据权利要求1所述的双掺可膨胀石墨和轻质微珠的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述的轻质微珠为空心玻璃微珠、玻化微珠的一种或两种的混合物。

4.根据权利要求1所述的双掺可膨胀石墨和轻质微珠的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述的轻质微珠需要经过硅烷偶联剂表面改性处理。

5.一种权利要求1所述的双掺可膨胀石墨和轻质微珠的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）聚乙烯醇包覆可膨胀石墨的制备：首先将聚乙烯醇加入水中，控制聚乙烯醇的质量百分比为10%，中速搅拌，缓慢升温至90℃，待聚乙烯醇全部溶解后，停止加热，冷却，制得浓度为10%的聚乙烯醇水溶液；然后将可膨胀石墨加入聚乙烯醇水溶液中，搅拌0.5～1h，最后将液体烘干，研磨，得到聚乙烯醇包覆可膨胀石墨；

（2）轻质微珠表面改性处理：将轻质微珠浸入浓度为1.2%的KH550硅烷偶联剂的水溶液中，搅拌10min，静置12h，过滤、烘干，得到硅烷偶联剂表面改性的轻质微珠；

（3）聚氨酯甲组份的配制：将聚醚多元醇在80℃下干燥12h，准确称量各组份原料，将三乙醇胺、有机硅匀泡剂、发泡剂水和二月桂酸二丁基锡加入到聚醚多元醇中，混合均匀，然后再加入聚乙烯醇包覆可膨胀石墨和硅烷偶联剂表面改性的轻质微珠，充分搅拌混合均匀，制得甲组份；

（4）阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备：将多异氰酸酯迅速加入到甲组分中，搅拌均匀后浇注到模具中，在100℃下固化2～4小时，制得阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。