CN107118545A - 一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵 - Google Patents

一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚氨酯海绵技术领域。本发明公开了一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵，其由第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇、第三聚醚多元醇、第一催化剂、第二催化剂、硅油、水、发泡剂、MDI异氰酸酯和阻燃添加剂，第一聚醚多元醇为聚醚多元醇1621，第二聚醚多元醇为聚醚GLR‑2000，第三聚醚多元醇为聚醚GPOP‑36/30，第一催化剂为催化剂A33，第二催化剂为A1，发泡剂141b。本发明中的聚氨酯海绵具有慢回弹的特性；具有良好的阻燃性能；可以采用现有技术中的设备和工艺进行生产，能够快速应用。

Description

一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵
技术领域
本发明涉及聚氨酯海绵技术领域，尤其是涉及一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵。
背景技术
海绵泛指一切发泡材料，树脂、橡胶、塑料的发泡制品都称海绵。聚氨脂海绵就是发泡聚氨脂材料。聚氨酯既有橡胶的弹性，又有塑料的强度和优异的加工性能，能用于制备聚氨酯慢回弹泡沫（软质聚氨酯泡沫）。
软质聚氨酯泡沫塑料以采用的多元醇原料分，可分为聚酯型软泡和聚醚型软泡。聚醚型聚氨酯是一种开放式的细胞结构、具有温感减压的特性，也可以称作为是一种温感减压材料。
作为一种高分子有机发泡材料，聚醚型聚氨酯海绵的易燃特性成为了威胁其安全的一个重要问题，因此现有市场上对聚醚型聚氨酯海绵作了一些阻燃改性；如中国专利公布号CN102643404A，专利公布日为2012年8月22日，名为一种慢回弹聚醚型聚氨酯海绵的专利公布了一种针对聚醚型聚氨酯海绵易燃的特点作了阻燃改性，在聚醚型聚氨酯海绵的配方中添加了磺酸盐阻燃剂进行了阻燃改性，虽然其阻燃效果得到了一定的改善，但是由于其添加的阻燃剂效果单一，其阻燃效果还是难以满足公众对聚醚型聚氨酯海绵阻燃效果的要求；同时其添加的单一阻燃剂为具有一定危害性的全氟丁基磺酸钾，虽然全氟丁基磺酸钾相较于过去的阻燃剂具有低毒性的特点，但是其还是有一定的危害性，特别是对于慢回弹性聚醚型聚氨酯海绵这一种通常被作为枕头原料的海绵材料，其对人身体的危害还是不容忽视的。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种具有慢回弹性、软硬适中，并且良好阻燃效果同时所添加的阻燃添加剂几乎没有危害的具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵，由以下重量份的原料制得：
第一聚醚多元醇65～75份，第二聚醚多元醇10～20份，第三聚醚多元醇10～20份，第一催化剂0.45～0.55份，第二催化剂0.05～0.15份，硅油1.9～2.1份，水3.0～4.0份，发泡剂8～12份，MDI异氰酸酯55～61份，阻燃添加剂2.0～4.5份。
作为优选，第一聚醚多元醇为聚醚多元醇1621，第二聚醚多元醇为聚醚GLR-2000，第三聚醚多元醇为聚醚GPOP-36/30。
作为优选，第一催化剂为催化剂A33，第二催化剂为A1。
作为优选，发泡剂为发泡剂141b。
聚醚多元醇1621是一种市场上常见的慢回弹发泡海绵的基础聚酯原料，聚醚GLR-2000和聚醚GPOP-36/30是上海高桥石油化工有限公司生产的两种无BHT无胺的慢回弹发泡海绵的基础聚酯原料；催化剂A33是33%三乙烯二胺的二丙二醇溶液，催化剂A1是双（二甲氨基乙基）醚与一缩二丙二醇以重量比7：3配制的溶液，上述两种催化剂都是市面上用于聚氨酯生产常用的催化剂；发泡剂141b即为一氟二氯乙烷。
作为优选，阻燃添加剂由以下重量百分比的原料组成：
软水铝石13～15wt%，水镁石25～30wt%，三氯溴甲烷10～12wt%，分散剂3～6wt%，余量为多孔质矿物。
软水铝石是一种富含羟基的铝矿物，其在受热后会发生分解反应生成水与氧化铝并吸收大量的热量，同时作为一种无机矿物，软水铝石是一种完全无害的材料，其添加后不具毒害性也不会使接触后的使用者发生过敏反应；水镁石是一种与软水铝石类似的矿物材料，其受热分解后会变成氧化镁和水，其受热后得到的水的含量远大于软水铝石，同样水镁石作为天然无机矿物，其也不具有毒害性；正是软水铝石和水镁石这种受热后分解并分解产生具有大比热容的水的这一特性，其在分解时及分解后水的物相变化过程中吸收大量热量，因而具有十分良好的阻燃效果。三氯溴甲烷是一种有机卤化物阻燃剂，其具有低毒害的特点，由于有机卤化物阻燃剂具有特别优秀的阻燃效果，为了提高本发明聚醚型聚氨酯海绵在相对低温（200～300℃左右）下的阻燃效果，适当添加了少量的有机卤化物阻燃剂中危害性较小的三氯溴甲烷作为辅助阻燃添加剂；三氯溴甲烷作为有机卤化物阻燃剂能够作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。由于考虑到聚氨酯海绵燃烧时会产生有毒有害的气体，为了防止这些气体造成更大的危害，因此在阻燃剂中添加一定量的多孔质矿物，作为吸附有害气体之用，同时也能够作为三氯溴甲烷等的载体。分散剂主要是能使组分中的无机矿物材料和有机材料能够更好的结合在一起。
作为优选，多孔质矿物为硅藻土或珍珠岩。
选用硅藻土或珍珠岩时最好选用经500～700℃高温煅烧后的硅藻土和珍珠岩。
作为优选，分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠中的一种。
分散剂选用含磷无机盐分散剂，由于是含磷无机盐，其在具有分散作用的同时还具有一定的阻燃效果，添加到阻燃添加剂中后能够起到一定的辅助阻燃作用。
作为优选，阻燃添加剂由以下方法制得：
1）将软水铝石、水镁石和多孔质矿物粉碎至400～600目，粉碎后向其中加入软水铝石、水镁石和多孔质矿物总质量1～1.5倍的无水乙醇，同时添加分散剂，搅拌均匀后吸干无水乙醇；
2）向由步骤1处理获得的产物中加入三氯溴甲烷，并混合均匀，制得阻燃添加剂。
步骤1中加入无水乙醇是为了除去矿物表面的有机杂质，特别是除去多孔矿物表面的有机杂质，使其孔道能够暴露出来，改善其吸附性能；除去无水乙醇选用吸干而不是烘干的方式是为了防止在烘干过程中，软水铝石及水镁石脱水分解。
作为优选，步骤2中的混合为在30～40℃温度下进行球磨干混40～60分钟。
本发明中的具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵可以通过现有的制备工艺进行制备获得，也可以通过以下步骤进行制备获得：
a）配料：在一个容器中将第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇混合；同时在另一个容器中将第一催化剂、第二催化剂、硅油、水、发泡剂、MDI异氰酸酯和阻燃添加剂混合；
b）搅拌：将上述两容器内的原料分别进行搅拌均匀依次得到第一混合液和第二混合液；
c）喂料：待发泡模具中的温度达到50～55℃后，按配方比例控制喂料量并向模具中喂料；
d）发泡：在50～55℃的发泡模具中发泡1～10分钟，并在30～40℃下保温1～5小时制得具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵；
e）将发泡保温后的具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵冷却再加工。
因此，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明中的聚氨酯海绵具有慢回弹的特性；
（2）本发明中的聚氨酯海绵具有良好的阻燃性能；
（3）本发明中的聚氨酯海绵可以采用现有技术中的设备和工艺进行生产，能够快速应用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵，由以下重量份的原料制得：
第一聚醚多元醇65份，第二聚醚多元醇10份，第三聚醚多元醇10份，第一催化剂0.45份，第二催化剂0.05份，硅油1.9份，水3.0份，发泡剂8份，MDI异氰酸酯55份，阻燃添加剂2.0份；第一聚醚多元醇为聚醚多元醇1621，第二聚醚多元醇为聚醚GLR-2000，第三聚醚多元醇为聚醚GPOP-36/30；第一催化剂为催化剂A33，第二催化剂为A1；发泡剂为发泡剂141b。
阻燃添加剂由以下重量百分比的原料组成：
软水铝石13wt%，水镁石25wt%，三氯溴甲烷10wt%，分散剂3wt%，多孔质矿物49wt%；多孔质矿物为硅藻土，分散剂为三聚磷酸钠；
阻燃添加剂由以下方法制得：
1）将软水铝石、水镁石和多孔质矿物粉碎至400目，粉碎后向其中加入软水铝石、水镁石和多孔质矿物总质量的1倍的无水乙醇，同时添加分散剂，搅拌均匀后吸干无水乙醇；
2）向由步骤1处理获得的产物中加入三氯溴甲烷，并在30℃温度下进行球磨干混40分钟混合均匀，制得阻燃添加剂。
实施例2
一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵，由以下重量份的原料制得：
第一聚醚多元醇70份，第二聚醚多元醇12份，第三聚醚多元醇17份，第一催化剂0.5份，第二催化剂0.1份，硅油3.0份，水3.5份，发泡剂9份，MDI异氰酸酯57份，阻燃添加剂3.0份；第一聚醚多元醇为聚醚多元醇1621，第二聚醚多元醇为聚醚GLR-2000，第三聚醚多元醇为聚醚GPOP-36/30；第一催化剂为催化剂A33，第二催化剂为A1；发泡剂为发泡剂141b。
阻燃添加剂由以下重量百分比的原料组成：
软水铝石14wt%，水镁石27wt%，三氯溴甲烷11wt%，分散剂4wt%，多孔质矿物44wt%；多孔质矿物为硅藻土，分散剂为三聚磷酸钠；
阻燃添加剂由以下方法制得：
1）将软水铝石、水镁石和多孔质矿物粉碎至500目，粉碎后向其中加入软水铝石、水镁石和多孔质矿物总质量的1.2倍的无水乙醇，同时添加分散剂，搅拌均匀后吸干无水乙醇；
2）向由步骤1处理获得的产物中加入三氯溴甲烷，并在35℃温度下进行球磨干混50分钟混合均匀，制得阻燃添加剂。
实施例3
一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵，由以下重量份的原料制得：
第一聚醚多元醇70份，第二聚醚多元醇17份，第三聚醚多元醇12份，第一催化剂0.48份，第二催化剂0.08份，硅油1.9～2.1份，水3.0～4.0份，发泡剂11份，MDI异氰酸酯59份，阻燃添加剂3.5份；第一聚醚多元醇为聚醚多元醇1621，第二聚醚多元醇为聚醚GLR-2000，第三聚醚多元醇为聚醚GPOP-36/30；第一催化剂为催化剂A33，第二催化剂为A1；发泡剂为发泡剂141b。
阻燃添加剂由以下重量百分比的原料组成：
软水铝石14wt%，水镁石28wt%，三氯溴甲烷11wt%，分散剂5wt%，多孔质矿物42wt%；多孔质矿物为珍珠岩，分散剂为六偏磷酸钠；
阻燃添加剂由以下方法制得：
1）将软水铝石、水镁石和多孔质矿物粉碎至500目，粉碎后向其中加入软水铝石、水镁石和多孔质矿物总质量的1.3倍的无水乙醇，同时添加分散剂，搅拌均匀后吸干无水乙醇；
2）向由步骤1处理获得的产物中加入三氯溴甲烷，并在35℃温度下进行球磨干混50分钟混合均匀，制得阻燃添加剂。
实施例4
一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵，由以下重量份的原料制得：
第一聚醚多元醇75份，第二聚醚多元醇20份，第三聚醚多元醇20份，第一催化剂0.55份，第二催化剂0.15份，硅油2.1份，水4.0份，发泡剂12份，MDI异氰酸酯61份，阻燃添加剂4.5份；第一聚醚多元醇为聚醚多元醇1621，第二聚醚多元醇为聚醚GLR-2000，第三聚醚多元醇为聚醚GPOP-36/30；第一催化剂为催化剂A33，第二催化剂为A1；发泡剂为发泡剂141b。
阻燃添加剂由以下重量百分比的原料组成：
软水铝石15wt%，水镁石30wt%，三氯溴甲烷12wt%，分散剂6wt%，多孔质矿物37wt%；多孔质矿物为珍珠岩，分散剂为焦磷酸钠；
阻燃添加剂由以下方法制得：
1）将软水铝石、水镁石和多孔质矿物粉碎至600目，粉碎后向其中加入软水铝石、水镁石和多孔质矿物总质量的1.5倍的无水乙醇，同时添加分散剂，搅拌均匀后吸干无水乙醇；
2）向由步骤1处理获得的产物中加入三氯溴甲烷，并在40℃温度下进行球磨干混60分钟混合均匀，制得阻燃添加剂。
上述实施例中，聚醚型聚氨酯海绵采用现有技术中的制备方法经适当调整后进行生产，本领域普通技术人员应当具有这种适当调整的能力。
效果表征：
针对本发明中具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵具有阻燃和慢回弹的特性相对应的对其进行阻燃性能测试和回弹率测试。
阻燃性能采用UL94阻燃防火等级测试及标准进行测试及评价，其中上述实施例中的聚醚型聚氨酯海绵均能达到V0级阻燃要求；
回弹率测试采用ISO8307-2008测试机标准进行测试及评价，上述实施例中聚醚型聚氨酯海绵的回弹率依次为3.8%、2.5%、2.8%、3.0%，其慢回弹效果相较于现有市面上大部分产品都要优秀。
应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵，其特征在于由以下重量份的原料制得：
第一聚醚多元醇65～75份，第二聚醚多元醇10～20份，第三聚醚多元醇10～20份，第一催化剂0.45～0.55份，第二催化剂0.05～0.15份，硅油1.9～2.1份，水3.0～4.0份，发泡剂8～12份，MDI异氰酸酯55～61份，阻燃添加剂2.0～4.5份。
2.根据权利要求1所述的一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵，其特征在于：
所述的第一聚醚多元醇为聚醚多元醇1621，所述的第二聚醚多元醇为聚醚GLR-2000，所述的第三聚醚多元醇为聚醚GPOP-36/30。
3.根据权利要求1所述的一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵，其特征在于：
所述的第一催化剂为催化剂A33，第二催化剂为A1。
4.根据权利要求1所述的一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵，其特征在于：
所述的发泡剂为发泡剂141b。
5.根据权利要求1所述的一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵，其特征在于所述的阻燃添加剂由以下重量百分比的原料组成：
软水铝石13～15wt%，水镁石25～30wt%，三氯溴甲烷10～12wt%，分散剂3～6wt%，余量为多孔质矿物。
6.根据权利要求5所示的一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵，其特征在于：
所述的多孔质矿物为硅藻土或珍珠岩。
7.根据权利要求5所述的一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵，其特征在于：
所述的分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠中的一种。
8.根据权利要求1或5所述的一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵，其特征在于所述的阻燃添加剂由以下方法制得：
1）将软水铝石、水镁石和多孔质矿物粉碎至400～600目，粉碎后向其中加入软水铝石、水镁石和多孔质矿物总质量1～1.5倍的无水乙醇，同时添加分散剂，搅拌均匀后吸干无水乙醇；
2）向由步骤1处理获得的产物中加入三氯溴甲烷，并混合均匀，制得阻燃添加剂。
9.根据权利要求8所述的一种具有阻燃功能的慢回弹聚醚型聚氨酯海绵，其特征在于：
所述步骤2中的混合为在30～40℃温度下进行球磨干混40～60分钟。
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