CN108017769A - 一种阻燃型聚氨酯软泡及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阻燃型聚氨酯软泡，按照重量份数计，其配方为：聚醚多元醇100份，三聚氰胺7.5份，膨胀石墨3份，水2～2.6份，胺类催化剂0.2～0.4份，有机锡催化剂0.2～0.4份，表面活性剂1.0～3.0份，异氰酸酯40～45份。使用7.5份三聚氰胺/3份膨胀石墨复合协效阻燃剂，可替代12份卤代磷酸酯阻燃剂达到相同的阻燃性能，在阻燃过程中，不会释放出大量的有毒气体和烟雾，从而实现绿色、节能、环保。

Description

一种阻燃型聚氨酯软泡及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯软泡生产技术领域，涉及一种阻燃型聚氨酯软泡及其制备方法。
背景技术
聚氨酯软泡因其低密度、多孔结构，极易燃烧，通常添加卤代磷酸酯类阻燃剂来达到自熄的要求。但是卤代磷酸酯在使用中有较大的缺陷：1，由于磷酸酯类阻燃剂的分子量较小，在成品长期的使用过程中会不断迁移逸出，部分磷酸酯已被证实有致癌性和致畸性，对成品的使用环境造成二次污染。2，软泡在阻燃过程中，卤代磷酸酯受热分解，会释放出大量的有毒气体和烟雾，容易导致烟气中毒而伤亡。随着阻燃要求的不断提高，对高阻燃低烟低毒的聚氨酯软泡提出更高的要求。
三聚氰胺是一种白色单斜结晶或白色粉末，熔点354℃，升华温度300℃，在受热时分解释放出不燃性气体，使泡沫具有阻燃性。
膨胀石墨是一种天然石墨经过特殊处理后得到的石墨层间化合物，其具有纳米级复合材料结构，在受到200℃以上高温时，石墨开始膨胀，并在1100℃时达到最大体积。
上述两种阻燃剂均为固体粉末，常温下性质稳定，不易迁移；对成品海绵的VOC没有不良影响；在阻燃过程中产生的烟雾小，烟气毒性低，属于高效低毒的阻燃剂。将这两种阻燃剂按一定比例添加到海绵中会产生协效作用，以得到更好阻燃性的产品。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种阻燃型聚氨酯软泡及其制备方法，具有较高的阻燃特性，更好的稳定性，设计一种利用三聚氰胺-膨胀石墨协效阻燃的聚氨酯软泡一步法生产工艺。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种阻燃型聚氨酯软泡，其特征在于，按照重量份数计，其配方为：
聚醚多元醇100份，
三聚氰胺7.5份，
膨胀石墨3份，
水2～2.6份，
胺类催化剂0.2～0.4份，
有机锡催化剂0.2～0.4份，
表面活性剂1.0～3.0份，
异氰酸酯40～45份。
其中，聚氨酯软泡的NCO指数108％～115％。
其中，固体添加量为海绵质量的5％～15％。
其中三聚氰胺-膨胀石墨的添加比例为2.5：1，与聚醚多元醇预混的比例为固:液＝7：20。
本发明还公开了一种阻燃型聚氨酯软泡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制作阻燃剂：按照配方将所述原料准备好，使用7.5份三聚氰胺/3份膨胀石墨进行混合，得到复合协效阻燃剂；
(2)预混合：使用30份聚醚多元醇，与7.5份三聚氰胺/3份膨胀石墨组成的复合协效阻燃剂进行预混，搅拌均匀，将预混物作为一个单独的组分；
(3)搅拌乳白：按配方的计量将预混物与其余混料输送到混合设备进行混合，机头搅拌均匀后将混合物快速倒入模具中，观察其由半透明变至全浑浊、发白的粘稠液体；
(4)凝胶：观察上升的泡沫体停止增长，并有大量气泡从表皮吐出。
步骤(1)中，原料温度22℃～25℃。
步骤(2)中，采用机头搅拌时间6～8s。
步骤(3)中，乳白时间为10～20s。
步骤(4)中，凝胶时间为90～140s。
与现有技术相比，本阻燃型聚氨酯软泡及其制备方法具有以下优点：
1.使用7.5份三聚氰胺/3份膨胀石墨复合协效阻燃剂，可替代12份卤代磷酸酯阻燃剂达到相同的阻燃性能，在阻燃过程中，不会释放出大量的有毒气体和烟雾，从而实现绿色、节能、环保。
2.使用30份聚醚多元醇，与7.5份三聚氰胺/3份膨胀石墨预混，然后将预混物作为一个单独的组分，计量输送到混合设备进行混合发泡，从而改善了固-液的混合效率，避免混合不均匀对发泡过程、产品品质的不利影响。
3.三聚氰胺和膨胀石墨两种阻燃剂均为固体粉末，在加料过程中不易操作，本发明通过使用液-固预混的操作工艺，利用高粘度流体输送泵完成混合进料。
具体实施方式
本阻燃型聚氨酯软泡，按照重量份数计，其配方为：聚醚多元醇100份，三聚氰胺7.5份，膨胀石墨3份，水2.5份，胺类催化剂0.3份，有机锡催化剂0.3份，表面活性剂2份，异氰酸酯45份。
其中，聚氨酯软泡的NCO指数110％。
其中，固体添加量为海绵质量的5％～15％。
其中三聚氰胺-膨胀石墨的添加比例为2.5：1，与聚醚多元醇预混的比例为固:液＝7：20。
本发明还公开了一种阻燃型聚氨酯软泡的制备方法，包括以下步骤：
(1)制作阻燃剂：按照配方将所述原料准备好，使用7.5份三聚氰胺/3份膨胀石墨进行混合，得到复合协效阻燃剂；
(2)预混合：使用30份聚醚多元醇，与7.5份三聚氰胺/3份膨胀石墨组成的复合协效阻燃剂进行预混，搅拌均匀，将预混物作为一个单独的组分；
(3)搅拌乳白：按配方的计量将预混物与其余混料输送到混合设备进行混合，机头搅拌均匀后将混合物快速倒入模具中，观察其由半透明变至全浑浊、发白的粘稠液体；
(4)凝胶：观察上升的泡沫体停止增长，并有大量气泡从表皮吐出。
步骤(1)中，原料温度25℃。
步骤(2)中，采用机头搅拌时间8s。
步骤(3)中，乳白时间为15s。
步骤(4)中，凝胶时间为120s。
分别对使用三聚氰胺-膨胀石墨协效阻燃剂的聚氨酯软泡和使用卤代磷酸酯作阻燃剂的聚氨酯软泡进行物理性能测试，成品物性测试结果参见表1，D40-FR1为使用卤代磷酸酯阻燃剂发泡而成的聚氨酯软泡，D40-FR2为三聚氰胺-膨胀石墨协效阻燃剂发泡而成的聚氨酯软泡。
表1成品物性测试报告
表1测试报告中可看出，使用三聚氰胺-膨胀石墨协效阻燃的软泡D40-FR2的各项物性指标与使用卤代磷酸酯的D40-FR1指标接近，D40-FR2的极限氧指数比D40-FR1提高了1.7，这说明在不提高阻燃剂用量的前提下，阻燃性反而有了提高。总体来说，D40-FR2软泡的各项物性指标均符合产品的技术要求，使用的固体阻燃剂更加绿色环保，阻燃性更优异。

Claims (9)

1.一种阻燃型聚氨酯软泡，其特征在于，按照重量份数计，其配方为：
聚醚多元醇100份，
三聚氰胺7.5份，
膨胀石墨3份，
水2～2.6份，
胺类催化剂0.2～0.4份，
有机锡催化剂0.2～0.4份，
表面活性剂1.0～3.0份，
异氰酸酯40～45份。
2.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯软泡，其特征在于，聚氨酯软泡的NCO指数108％～115％。
3.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯软泡，其特征在于，固体添加量为海绵质量的5％～15％。
4.根据权利要求1所述的阻燃型聚氨酯软泡，其特征在于，三聚氰胺-膨胀石墨的添加比例为2.5：1，与聚醚多元醇预混的比例为固:液＝7：20。
5.一种阻燃型聚氨酯软泡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制作阻燃剂：按照配方将所述原料准备好，使用7.5份三聚氰胺/3份膨胀石墨进行混合，得到复合协效阻燃剂；
(2)预混合：使用30份聚醚多元醇，与7.5份三聚氰胺/3份膨胀石墨组成的复合协效阻燃剂进行预混，搅拌均匀，将预混物作为一个单独的组分；
(3)搅拌乳白：按配方的计量将预混物与其余混料输送到混合设备进行混合，机头搅拌均匀后将混合物快速倒入模具中，观察其由半透明变至全浑浊、发白的粘稠液体；
(4)凝胶：观察上升的泡沫体停止增长，并有大量气泡从表皮吐出。
6.根据权利要求5所述的阻燃型聚氨酯软泡的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，原料温度22℃～25℃。
7.根据权利要求5所述的阻燃型聚氨酯软泡的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，采用机头搅拌时间6～8s。
8.根据权利要求5所述的阻燃型聚氨酯软泡的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，乳白时间为10～20s。
9.根据权利要求5所述的阻燃型聚氨酯软泡的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，凝胶时间为90～140s。
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