CN107459616A - 一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法 - Google Patents

一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，涉及管道、储罐保冷材料技术领域。该高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法包括：A步骤：配制白料，将聚酯多元醇、聚醚多元醇、结构型阻燃聚醚多元醇、匀泡剂、液态阻燃剂、起发催化剂、凝胶型催化剂、三聚催化剂和水混合均匀，再加入石墨，混合均匀后加入发泡剂，组成白料；B步骤：在A步骤之后，将配制得到的白料和黑料按照质量比1:1.5至1.8搅拌混合，其中，黑料为多异氰酸酯；C步骤：在B步骤之后，将搅拌混合的物料注入恒温模具中发泡熟化，得到聚氨酯硬泡。该方法制备的聚氨酯硬泡达到了不燃级要求，同时，该产品还具有良好的力学性能和尺寸稳定性，成本低、且容易加工成型。

Description

一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法
技术领域
本发明涉及管道、储罐保冷材料技术领域，且特别涉及一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法。
背景技术
聚氨酯硬泡是一种性能优良的高分子合成材料，具有导热系数低、相对质量轻、尺寸稳定性好、强度高、防水、防震、耐溶剂和耐老化等诸多优点。但是，该材料的阻燃性能较差，耐高温性能也不太理想，故其在某些领域的应用受到限制。
随着国家对公共场所采用的阻燃制品及组件燃烧性能要求越来越高，聚氨酯在防火性能方面面临的挑战也越来越大，具有较高阻燃性能的聚氨酯硬泡保温材料将会得到越来越广泛的重视和应用。
通常情况下，氧指数越高，阻燃效果越好。目前，市场上出售的聚氨酯泡沫的氧指数一般为26左右。国内一些企业通过添加复合阻燃剂的方法，成功研制出氧指数达到28的硬泡聚氨酯体系，可达到GB8624-2006中规定的B1难燃级标准。但是，大量阻燃剂的使用会影响聚氨酯硬泡的力学性能和发泡工艺。此外，氧指数达到28后，聚氨酯硬泡的阻燃性能很难再提高。而且氧指数每提高一个水平，费用就会增加很多，市场出售的氧指数在28以上的聚氨酯硬泡价格昂贵。
因此，提供一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，能够使聚氨酯泡沫导热系数低、能达到不燃级要求，且具有良好的力学性能和尺寸稳定性，这是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法,其旨在部分解决现有的聚氨酯泡沫阻燃效果差、价格昂贵、且力学性能和尺寸稳定性差的技术问题。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，其包括：
一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，其包括：
A步骤：配制白料，将聚酯多元醇、聚醚多元醇、结构型阻燃聚醚多元醇、匀泡剂、液态阻燃剂、起发催化剂、凝胶型催化剂、三聚催化剂和水混合均匀，再加入石墨，混合均匀后加入发泡剂，组成白料；
B步骤：在A步骤之后，将配制得到的白料和黑料按照质量比1:1.5至1.8搅拌混合，其中，黑料为多异氰酸酯；
C步骤：在B步骤之后，将搅拌混合的物料注入恒温模具中发泡熟化，得到聚氨酯硬泡。
优选地，所述A步骤中，聚酯多元醇为脂肪族聚酯多元醇、酯环族聚酯多元醇、含芳香环结构的芳香族聚酯多元醇中的一种或几种。
优选地，聚酯多元醇为含芳香环结构的芳香族聚酯多元醇。
优选地，所述A步骤中，聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇、聚四氢呋喃多元醇中的一种或几种。
优选地，聚醚多元醇为a380、635C、N450、N210、NJ410HN、ED-5083中的一种或几种。
优选地，结构型阻燃聚醚多元醇为含磷系阻燃元素和杂环结构的聚醚多元醇或含磷氮系阻燃聚醚多元醇。
优选地，结构型阻燃聚醚多元醇为Y-501F、Y-502F中的一种或几种。
优选地，匀泡剂为聚醚改性聚硅氧烷、聚硅氧烷、聚醚硅氧烷中的一种或几种。
优选地，匀泡剂为B8525、B8462、L-6863中的一种或几种。
优选地，液态阻燃剂为三乙基磷酸酯、磷酸三（2-氯丙基）酯、磷酸三氯乙酯、甲基膦酸二甲酯中的一种或几种。
优选地，石墨的粒径小于80目，其膨胀系数为210 ml/g至300ml/g。
优选地，凝胶型催化剂为三乙烯二胺类催化剂，发泡剂为一氟二氯乙烷141b。
优选地，凝胶型催化剂为DabcoJXP-508。
优选地，三聚催化剂为异辛酸钾或季胺盐类催化剂中的一种或几种。
优选地，异辛酸钾为Dabco K-15催化剂。
优选地，季胺盐类催化剂为检验类催化剂JD-18或Dabco TMR-2催化剂。
优选地，水为蒸馏水。
优选地，所述B步骤中，黑料为MDI。
本发明提供的高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法的有益效果是：
首先，加入了结构型阻燃聚醚多元醇，与异氰酸酯发生凝胶反应，而且结构型阻燃聚醚多元醇本身含有刚性结构，增强了泡沫的力学性能；同时，分子中含有磷氮类阻燃元素，泡沫的阻燃性能也有所提高。
其次，加入了高效阻燃剂石墨，经过实验发现石墨的阻燃效果最好，而且且稳定性好，不容易析出。石墨的粒径和膨胀系数也影响聚氨酯泡沫的阻燃效果，粒径和膨胀系数越大阻燃效果越好。
然后，白料和黑料质量比1:1.5至1.8，聚合反应中除了生成氨基甲酸酯基外，多余的-NCO基团三聚反应生成异氰脲酸酯基，在聚氨酯结构中引入异氰脲酸酯基基团，提高了所制备的聚氨酯泡沫的耐热性和耐火焰贯穿性，同时也具有燃烧发烟量低的特点。
最后，该方法制备的产品的氧指数在33左右，达到了不燃级要求。同时，该产品还具有良好的力学性能和尺寸稳定性，导热系数低等优点，而且添加的固态阻燃剂无毒，稳定性好，不挥发。此外，采用该方法制备的产品和市场出售的同类产品相比，在价格上有很大的优势，而且容易加工成型。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
本实施例中提供了一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，首先，配制白料：分别称取60g聚酯多元醇PS-3152、10g聚醚多元醇635C、20g结构型阻燃聚醚多元醇F-7190、2.0g匀泡剂B8525、1.0g匀泡剂L6863、10g三乙基磷酸酯TEP、0.1g起发催化剂PC-5、0.1g起发催化剂PC-8、1.0g三乙烯二胺类催化剂、1.0gDabco K-15催化剂、0.5gDabcoTMR-2催化剂和1.0g蒸馏水，搅拌均匀后加入30g石墨，混合均匀后加入30g发泡剂141b，组成白料。
需要注意：在白料配置过程中，确保操作在25℃下进行。
其次，白料配置完成后，将温度调整到在25℃下，将白料与聚合MDI以质量比1:1.6的比例混合，高速（3000r/min）搅拌10s后注入45℃的恒温模具中发泡熟化，制得聚氨酯硬泡。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于：其包括：
A步骤：配制白料，将聚酯多元醇、聚醚多元醇、结构型阻燃聚醚多元醇、匀泡剂、液态阻燃剂、起发催化剂、凝胶型催化剂、三聚催化剂和水混合均匀，再加入石墨，混合均匀后加入发泡剂，组成白料；
B步骤：在A步骤之后，将配制得到的白料和黑料按照质量比1:1.5至1.8搅拌混合，其中，黑料为多异氰酸酯；
C步骤：在B步骤之后，将搅拌混合的物料注入恒温模具中发泡熟化，得到聚氨酯硬泡。
2.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于：所述A步骤中，聚酯多元醇为脂肪族聚酯多元醇、酯环族聚酯多元醇、含芳香环结构的芳香族聚酯多元醇中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于：所述A步骤中，聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇、聚四氢呋喃多元醇中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于：聚醚多元醇为a380、635C、N450、N210、NJ410HN、ED-5083中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于：结构型阻燃聚醚多元醇为含磷系阻燃元素和杂环结构的聚醚多元醇或含磷氮系阻燃聚醚多元醇。
6.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于：匀泡剂为聚醚改性聚硅氧烷、聚硅氧烷、聚醚硅氧烷中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于：液态阻燃剂为三乙基磷酸酯、磷酸三酯、磷酸三氯乙酯、甲基膦酸二甲酯中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于：石墨的粒径小于80目，其膨胀系数为210 ml/g至300ml/g。
9.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于：凝胶型催化剂为三乙烯二胺类催化剂，发泡剂为一氟二氯乙烷141b。
10.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于：三聚催化剂为异辛酸钾或季胺盐类催化剂中的一种或几种。
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