CN106750112B - 一种高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及海绵制品领域，尤其涉及一种慢回弹聚氨酯海绵及制备方法。一种高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵，包括如下重量份数的原料：以两种聚醚多元醇和一种聚合物多元醇总重量份数100份为基础，改性MDI 30份‑70份、泡沫稳定剂0.5份‑3.0份、催化剂0.1份‑1.0份、发泡剂1.0‑4.0份、醇胺扩链剂0.5份‑3.0份、三聚氰胺0份‑20份、可膨胀石墨5份‑30份、液态阻燃剂10份‑20份、液态反应型阻燃剂0份‑15份。本发明将可膨胀石墨作为固体阻燃剂添加到慢回弹聚氨酯海绵体系中，在减少液态阻燃剂的使用量的同时，大大提高慢回弹海绵的阻燃性能，并其仍具有良好的物理性能。

Description

一种高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵及其制备方法
技术领域
本发明涉及海绵制品领域，尤其涉及一种慢回弹聚氨酯海绵及制备方法。
背景技术
慢回弹聚氨酯材料由于其“慢回弹”特性，俗称“记忆海绵”，具有优良的减震性能、能够均匀表面压力分布等优势，在家居行业受到了人们的广泛关注。但是，作为聚氨酯软泡的一种，其仍具有易燃特质，限制了它的安全使用。
阻燃剂的添加是提高聚氨酯泡沫阻燃性能的有效方法，目前慢回弹聚氨酯软泡中所添加的阻燃剂主要是固体添加型阻燃剂三聚氰胺和液体添加型磷酸酯类阻燃剂等。但目前传统阻燃剂存在一些问题，如卤磷系阻燃剂存在产烟量大及产烟毒性等环境问题；无机氢氧化物阻燃剂存在添加量大、恶化材料物理性能等问题。另外，近年来新开发的反应型阻燃剂是将阻燃成分作为基团引入到分子结构中，由于其良好的阻燃效果并且对材料的物理性能影响不大等优点受到了人们的广泛关注。但这种阻燃剂应用过程复杂，产物粘度大，而且单一使用成本较高，效果不是特别理想。
因此，研究环保高效的阻燃体系十分必要。而且慢回弹因其结构及分子量的特殊性，其要达到BS5852阻燃效果难度远高于普通绵和高回弹海绵，而且慢回弹的透气性也受分子结构的影响而差于普通绵，另外透气性效果会直接影响阻燃效果。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵及其制备方法，解决以上技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵，包括如下重量份数的原料：以两种聚醚多元醇和一种聚合物多元醇总重量份数100份为基础，改性MDI 30份-70份、泡沫稳定剂0.5份-3.0份、催化剂0.1份-1.0份、发泡剂1.0-4.0份、醇胺扩链剂0.5份-3.0份、三聚氰胺0份-20份、可膨胀石墨5份-30份、液态阻燃剂10份-20份、液态反应型阻燃剂0份-15份。
本发明通过采用可膨胀石墨固态阻燃剂和液态阻燃剂配合使用的方法，少量可膨胀石墨的添加，代替三聚氰胺作为固态阻燃剂，大大提高海绵制品的阻燃性能，使用较少份数即可达到高效的阻燃效果，同时能够减少液态阻燃剂的使用，一定程度上降低材料成本。且这两类阻燃剂能够起到良好的协同作用，大大提高慢回弹聚氨酯海绵的阻燃性能，其可达到英标BS5852防火标准，同时保证样品一定的透气性和物理性能。另外，可以通过向制品中添加反应型阻燃剂的方法，提高海绵的阻燃稳定性，保证海绵的物理性能，能通过海绵的压缩永久变形测定，参考国标GB/T6669-2008。本发明在遇火时，可膨胀石墨能够在高温下急剧膨胀并且覆盖在制品表面，从而起到隔绝空气的效果，从而达到其高效阻燃性能。
两种聚醚多元醇和一种聚合物多元醇，分别占两种聚醚多元醇和一种聚合物多元醇总重量的重量百分比如下：
分子量为1000的聚醚多元醇 50％-65％；
分子量为5000的聚合物多元醇 10％-40％；
分子量为4800的聚醚多元醇 10％-30％。
其中，分子量为4800的聚醚多元醇优选采用EO封端的EO含量聚醚多元醇。
所述催化剂为三亚乙基二胺、N,N-二甲基环己胺、四甲基乙二胺等胺类催化剂的一种或两种以上任意比例的混合物。
所述泡沫稳定剂优选采用迈图高新材料有限公司的L-658，此硅油具有一定的阻燃性能，更合适本发明。
所述发泡剂为水发泡剂。
所述可膨胀石墨为无卤阻燃可膨胀石墨，其粒径为50目、80目、200目中的一种或几种。
所述液态阻燃剂为甲基磷酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯、磷酸三异丙基苯酯、、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、磷酸三(2-氯丙基)酯、聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯的一种或几种。本发明采用含磷液态阻燃剂配合可膨胀石墨固态阻燃剂，实现两者更好的协同作用。
高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵的制备方法，采用如下步骤：
(1)按重量份数分别称取聚醚多元醇和聚合物多元醇，总份数为100份，分别加入泡沫稳定剂0.5份-3.0份、催化剂0.1份-1.0份、可膨胀石墨5份-30份、液态阻燃剂10份-20份、液态反应型阻燃剂0份-15份、发泡剂1.0-4.0份、醇胺扩链剂0.5份-3.0份、三聚氰胺0份-20份，在室温下以2000r/min-4000r/min搅拌速度进行高速搅拌得到反应混合物；
(2)将30份-70份的改性MDI导入上述反应混合物中，在20℃-25℃下高速搅拌并反应5s-10s后，导入准备好的模具中，室温下熟化，制得高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵制品。
上述聚醚多元醇、聚合物多元醇和改性MDI在放置时，温度控制在18℃-25℃恒温。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明将合适粒径的阻燃可膨胀石墨作为固体阻燃剂添加到慢回弹聚氨酯海绵体系中，能够和传统的液体阻燃剂一起起到良好的协同效果，在减少液态阻燃剂的使用量的同时，大大提高慢回弹海绵的阻燃性能，并且其仍具有良好的物理性能。
具体实施方式
为了本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
一种高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵，包括如下重量份数的原料：以两种聚醚多元醇和一种聚合物多元醇总重量份数100份为基础，改性MDI 30份-70份、泡沫稳定剂0.5份-3.0份、催化剂0.1份-1.0份、发泡剂1.0-4.0份、醇胺扩链剂0.5份-3.0份、三聚氰胺0份-20份、可膨胀石墨5份-30份、液态阻燃剂10份-20份、液态反应型阻燃剂0份-15份。
两种聚醚多元醇和一种聚合物多元醇，分别占两种聚醚多元醇和一种聚合物多元醇总重量的重量百分比如下：
分子量为1000的聚醚多元醇 50％-65％；
分子量为5000的聚合物多元醇 10％-40％；
分子量为4800的聚醚多元醇 10％-30％。
其中，分子量为4800的聚醚多元醇优选采用EO封端的EO含量聚醚多元醇。催化剂为三亚乙基二胺、N,N-二甲基环己胺、四甲基乙二胺等胺类催化剂的一种或两种以上任意比例的混合物。泡沫稳定剂优选采用迈图高新材料有限公司的L-658，此硅油具有一定的阻燃性能，更合适本发明。发泡剂为水发泡剂。可膨胀石墨为无卤阻燃可膨胀石墨，其粒径为50目、80目、200目中的一种或几种。液态阻燃剂为甲基磷酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯、磷酸三异丙基苯酯、、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、磷酸三(2-氯丙基)酯、聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯的一种或几种。
高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵的制备方法，采用如下步骤：
(1)按重量份数分别称取聚醚多元醇和聚合物多元醇，总份数为100份，分别加入泡沫稳定剂0.5份-3.0份、催化剂0.1份-1.0份、可膨胀石墨5份-30份、液态阻燃剂10份-20份、液态反应型阻燃剂0份-15份、发泡剂1.0-4.0份、醇胺扩链剂0.5份-3.0份、三聚氰胺0份-20份，在室温下以2000r/min-4000r/min搅拌速度进行高速搅拌得到反应混合物；
(2)将30份-70份的改性MDI导入上述反应混合物中，在20℃-25℃下高速搅拌并反应5s-10s后，导入准备好的模具中，室温下熟化，制得高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵制品。
上述聚醚多元醇、聚合物多元醇和改性MDI在放置时，温度控制在18℃-25℃恒温。
实施方式1：
高效阻燃聚氨酯海绵的配方，如下重量份数的原料：
泡沫稳定剂优选采用迈图高新材料有限公司的L-658，此硅油具有一定的阻燃性能，更合适本发明。
上述高效阻燃聚氨酯海绵的制备方法，采用如下步骤：
(1)按重量份数分别称取50份分子量1000的聚醚多元醇、30份聚合物多元醇、20份分子量4800的聚醚多元醇，总份数为100份，分别继续加入泡沫稳定剂1.6份、催化剂0.7份、可膨胀石墨10份、液态阻燃剂20份、液态反应型阻燃剂10份、发泡剂2份、醇胺扩链剂2份，在室温下以2500r/min搅拌速度进行高速搅拌得到反应混合物；
(2)将50.8份的改性MDI导入上述反应混合物中，在20-25℃下高速搅拌并反应5～10s，迅速导入准备好的模具中，室温下熟化，制得高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵制品。
采用家具用品的英标BS5852标准对其进行防火检测，其通过该防火标准。采用国标GB/T6669-2008海绵压缩永久变形测定标准的方法进行测定，其通过该标准，该海绵具有良好的力学性能。
实施方式2：
高效阻燃聚氨酯海绵的配方，如下重量份数的原料：
泡沫稳定剂优选采用迈图高新材料有限公司的L-658，此硅油具有一定的阻燃性能，更合适本发明。
上述高效阻燃聚氨酯海绵的制备方法，采用如下步骤：
(1)按重量份数分别称取50份分子量1000的聚醚多元醇、30份聚合物多元醇、20份分子量5000的聚醚多元醇，总份数为100份，分别继续加入泡沫稳定剂1.3份、催化剂0.7份、可膨胀石墨20份、液态阻燃剂20份、液态反应型阻燃剂10份、发泡剂1.8份、醇胺扩链剂2份，在室温下以3000r/min搅拌速度进行高速搅拌得到反应混合物；
(2)将47.9份的改性MDI导入上述反应混合物中，在20℃下高速搅拌并反应5～10s，迅速导入准备好的模具中，室温下熟化，制得高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵制品。
采用家具用品的英标BS5852标准对其进行防火检测，其通过该防火标准，具有高效阻燃性能。采用国标GB/T6669-2008海绵压缩永久变形测定标准的方法进行测定，其通过该标准，该海绵具有良好的力学性能。
实施例3：
泡沫稳定剂优选采用迈图高新材料有限公司的L-658，此硅油具有一定的阻燃性能，更合适本发明。
上述高效阻燃聚氨酯海绵的制备方法，采用如下步骤：
(1)按重量份数分别称取50份分子量1000的聚醚多元醇、30份聚合物多元醇、20份分子量4800的聚醚多元醇，总份数为100份，分别继续加入泡沫稳定剂0.9份、催化剂0.7份、三聚氰胺25份、可膨胀石墨20份、液态阻燃剂20份、液态反应型阻燃剂10份、发泡剂2份、醇胺扩链剂2份，在室温下以4000r/min搅拌速度进行高速搅拌得到反应混合物；
(2)将43.2份的改性MDI导入上述反应混合物中，在20-25℃下以4000r/min高速搅拌并反应5～10s，迅速导入准备好的模具中，室温下熟化，制得高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵制品。
采用家具用品的英标BS5852标准对其进行防火检测，其通过该防火标准，具有高效阻燃性能。采用国标GB/T6669-2008海绵压缩永久变形测定标准的方法进行测定，其通过该标准，该海绵具有良好的力学性能。
实施例4：
高效阻燃聚氨酯海绵的配方如下：
泡沫稳定剂优选采用迈图高新材料有限公司的L-658，此硅油具有一定的阻燃性能，更合适本发明。
上述高效阻燃聚氨酯海绵的制备方法，采用如下步骤：
(1)按重量份数分别称取50份分子量1000的聚醚多元醇、30份聚合物多元醇、20份分子量4800的聚醚多元醇，总份数为100份，分别继续加入泡沫稳定剂0.9份、催化剂0.7份、可膨胀石墨10份、液态阻燃剂10份、发泡剂2份、醇胺扩链剂2份，在室温下以4000r/min搅拌速度进行高速搅拌得到反应混合物；
(2)将42.0份的改性MDI导入上述反应混合物中，在20-25℃下高速搅拌并反应10s，迅速导入准备好的模具中，室温下熟化，制得高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵制品。
采用家具用品的英标BS5852标准对其进行防火检测，其通过该防火标准，具有高效阻燃性能。采用国标GB/T6669-2008海绵压缩永久变形测定标准的方法进行测定，其通过该标准，该海绵具有良好的力学性能。
对比例：
(1)按重量份数分别称取50份分子量1000的聚醚多元醇、30份聚合物多元醇、20份分子量4800的聚醚多元醇，总份数为100份，分别继续加入泡沫稳定剂0.9份、催化剂0.7份、三聚氰胺25份、液态阻燃剂20份、液态反应型阻燃剂10份、发泡剂2份、醇胺扩链剂2份，在室温下以3000r/min搅拌速度进行高速搅拌得到反应混合物；
(2)将43.2份的改性MDI导入上述反应混合物中，在20-25℃下高速搅拌并反应10s，迅速导入准备好的模具中，室温下熟化，制得高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵制品。
采用家具用品的英标BS5852标准对其进行防火检测，未通过该防火标准，燃烧过程滴落明显并且明火现象较严重。采用国标GB/T6669-2008海绵压缩永久变形测定标准的方法进行测定，其通过该标准，该海绵具有良好的力学性能。
实例3和对比例进行对比可知，可膨胀石墨的加入大大提高了聚氨酯海绵的阻燃性能，并且加入可膨胀石墨后，聚氨酯海绵仍保留良好的物理性能。
实例1和对比例进行对比可知，将可膨胀石墨完全代替固态阻燃剂三聚氰胺，并且可膨胀石墨加入份数小于三聚氰胺加入份数，聚氨酯海绵仍具有良好的阻燃性能和物理性能。
实例4和实例1进行对比可知，可膨胀石墨的加入可以减少反应型阻燃剂的加入，降低材料成本。
以上显示和描述本发明的基本原理和主要特征本发明的优点。本行业的技术人员应该了解本发明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和说明书中描述的只是说本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护本发明范围内本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵，其特征在于，原料组成为：以两种聚醚多元醇和一种聚合物多元醇总重量份数100份为基础，改性MDI 30份-70份、泡沫稳定剂0.5份-3.0份、催化剂0.1份-1.0份、发泡剂1.0-4.0份、醇胺扩链剂0.5份-3.0份、三聚氰胺0份-20份、可膨胀石墨10份、液态阻燃剂10份-20份；
所述两种聚醚多元醇和一种聚合物多元醇，分别占两种聚醚多元醇和一种聚合物多元醇总重量的重量百分比如下：
分子量为1000的聚醚多元醇50％-65％；
分子量为5000的聚合物多元醇10％-40％；
分子量为4800的聚醚多元醇10％-30％；
所述高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵经如下步骤得到：
(1)按重量份数分别称取聚醚多元醇和聚合物多元醇，总份数为100份，分别加入泡沫稳定剂0.5份-3.0份、催化剂0.1份-1.0份、可膨胀石墨10份、液态阻燃剂10份-20份、发泡剂1.0-4.0份、醇胺扩链剂0.5份-3.0份、三聚氰胺0份-20份，在室温下以2000r/min-4000r/min搅拌速度进行高速搅拌得到反应混合物；
(2)将30份-70份的改性MDI导入上述反应混合物中，在20℃-25℃下高速搅拌并反应5s-10s后，导入准备好的模具中，室温下熟化，制得高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵制品。
2.根据权利要求1所述的一种高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵，其特征在于：分子量为4800的聚醚多元醇采用EO封端的聚醚多元醇。
3.根据权利要求1所述的一种高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵，其特征在于：所述催化剂为三亚乙基二胺、N，N-二甲基环己胺、四甲基乙二胺等胺类催化剂的一种或两种以上任意比例的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵，其特征在于：所述泡沫稳定剂采用迈图高新材料有限公司的L-658。
5.根据权利要求1所述的一种高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵，其特征在于：所述发泡剂为水发泡剂。
6.根据权利要求1所述的一种高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵，其特征在于：所述可膨胀石墨为无卤阻燃可膨胀石墨，其粒径为50目、80目、200目中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵，其特征在于：所述液态阻燃剂为甲基磷酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯、磷酸三异丙基苯酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、磷酸三(2-氯丙基)酯、聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯的一种或几种。
8.制备权利要求1至7中任意一项所述的高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵的制备方法，采用如下步骤：
(1)按重量份数分别称取聚醚多元醇和聚合物多元醇，总份数为100份，分别加入泡沫稳定剂0.5份-3.0份、催化剂0.1份-1.0份、可膨胀石墨10份、液态阻燃剂10份-20份、发泡剂1.0-4.0份、醇胺扩链剂0.5份-3.0份、三聚氰胺0份-20份，在室温下以2000r/min-4000r/min搅拌速度进行高速搅拌得到反应混合物；
(2)将30份-70份的改性MDI导入上述反应混合物中，在20℃-25℃下高速搅拌并反应5s-10s后，导入准备好的模具中，室温下熟化，制得高效阻燃慢回弹聚氨酯海绵制品。
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