CN109096532A - 一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阻燃领域，尤其涉及一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法。所述的方法包括以下步骤：(1)按照配方配制有机硅阻燃处理剂乳液；(2)聚氨酯泡沫的制备；(3)表面处理：(3.1)将制得的聚氨酯泡沫浸入有机硅阻燃处理剂乳液中，聚氨酯泡沫吸附足量的有机硅阻燃处理剂乳液；(3.2)通过机械挤压以及自然晾干，将多余的有机硅阻燃处理剂乳液挤出；(3.3)将聚氨酯泡沫置于烘箱中烘烤，得到经过表面阻燃改性的聚氨酯泡沫。本发明具有以下优点：(1)聚氨酯泡沫的阻燃效果好；(2)阻燃剂与基材的亲和性好能够有效的粘附在基材表面；(3)环保无卤，不会对环境造成不良影响。

Description

一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法

技术领域

本发明涉及阻燃领域，尤其涉及一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法。

背景技术

聚氨酯泡沫塑料，是异氰酸酯和羟基化合物经聚合发泡制成，按其硬度可分为软质和硬质两类，其中软质为主要品种。一般来说，它具有极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度；化学稳定性好，耐许多溶剂和油类；耐磨性优良，较天然海绵大20倍；还有优良的加工性、绝热性、粘合性等性能，是一种性能优良的缓冲材料，但价格较高。

聚氨酯泡沫塑料一般通过添加阻燃剂提高泡沫塑料的阻燃性，以延缓燃烧、阻烟甚至使着火部位自熄。也可采用含阻燃元素的多元醇(即反应型阻燃剂)为泡沫原料。阻燃剂必须具有以下一种或数种功能：能在着火温度或接近着火温度下吸热分解成不可燃物质；能与泡沫燃烧产物反应生成不易燃物质；可分解出能终止泡沫自由基氧化反应的物质。

在聚氨酯泡沫塑料中，含磷阻燃剂主要在凝聚相发挥作用，磷化物可以消耗泡沫塑料燃烧时分解出的可燃气体，使其转化成不易燃烧的炭化物，泡沫体中磷(P)含量达1.5％左右时即可获得较佳的阻燃效果。

含卤素阻燃剂主要在气相中发挥作用，卤素是泡沫塑料燃烧反应的链终止剂，在塑料燃烧时生成卤化氢而抑制燃烧反应。据有关资料，为使泡沫获得较满意的阻燃性能，茂密体中溴(Br)质量分数应达12％-14％，或氯(cl)质量分数达18％～20％。当磷-卤联用时，由于存在一定的协同效应，故0.5％P+(4％-5％)Br或1％P+(8％-12％)CI即可使聚氨酯泡沫具有自熄性。

但是含有卤素元素时，在燃烧过程中往往会产生窒息性气体，且发烟量较大，容易使人产生窒息，严重危害人体的生命安全。例如一种在中国专利文献上公开的一种生物质成炭阻燃剂的制备方法，其授权公告号为CN103275354B，该方法是将马铃薯淀粉生产企业产生的马铃薯废渣自然风干，粉碎，过180～300目筛后，于液体有机磷系阻燃剂中浸泡5～10h，分离，自然干燥后，再与可膨胀石墨混合，即得生物质成炭阻燃剂。但是其主要的有效成分仍然是马铃薯废渣中吸收的有机磷系阻燃剂以及可膨胀石墨混合，且可膨胀石墨没有进行改性，其与塑料基材之间的相容性往往不好。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中阻燃剂中含有卤素元素，对环境以及人体的危害较大，同时阻燃剂与基材之间的相容性较差，无法有效地发挥阻燃效果，以及阻燃剂用量添加量过大的问题，提供了一种能够不使用含卤素阻燃剂，阻燃剂与基材之间的相容性好、阻燃剂直接粘附在泡沫表面从而增强阻燃效果的一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法。

为实现上述目的，本发明通过以下方案实现：

一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法，所述的方法包括以下步骤：

(1)配制有机硅阻燃处理剂乳液：按照配方将环氧基封端二甲基硅油、含磷有机硅树脂、环氧基环硼硅氧烷、乳化剂蒸馏水以及其他助剂配制成有机硅阻燃处理剂乳液；

(2)聚氨酯泡沫的制备：将各组分进行混合发泡，得到聚氨酯泡沫；

(3)表面处理：

(3.1)将制得的聚氨酯泡沫浸入有机硅阻燃处理剂乳液中，聚氨酯泡沫吸附足量的有机硅阻燃处理剂乳液；

(3.2)通过机械挤压以及自然晾干，将多余的有机硅阻燃处理剂乳液挤出；

(3.3)将聚氨酯泡沫置于烘箱中烘烤，得到经过表面阻燃改性的聚氨酯泡沫。

本发明首先通过配制有机硅阻燃处理剂乳液，其组分中含有含磷有机硅树脂以及环氧基环硼硅氧烷，其中含磷有机硅树脂通过将硅与磷相结合，得到了硅磷协同阻燃的效果，同时能够有效的保证在乳液固化后，阻燃剂能够有效的固定在基材表面，与环氧基封端二甲基硅油一起形成整体。本发明中的环氧基环硼硅氧烷由于其内部含有硼氧键，其键能较高，因此其耐热耐高温效果较好，同时其在燃烧过程中，能够生成氧化硼与二氧化硅，能够有效的起到阻隔空气的作用，让火焰达到自熄的效果。其通过环氧基，能够与基体表面的基团进行缩合，有效的提高与基材之间的粘附性能。

然后将发泡好了的聚氨酯泡沫吸附有机硅阻燃处理剂乳液，通过加热固化的方式，将乳液中的阻燃有效成分固定到聚氨酯泡沫表面，使得聚氨酯的阻燃性能进一步提升。

作为优选，所述的有机硅阻燃处理剂乳液按照重量份数计包括以下组分：环氧基封端二甲基硅油100份、含磷有机硅树脂25-35份、环氧基环硼硅氧烷12-15份、乳化剂8-10份、蒸馏水70-80份以及助剂。

作为优选，所述的有机硅阻燃处理剂乳液中的助剂包括助乳化剂、表面活性剂以及冰醋酸，所述的助剂中各组分与环氧基封端二甲基硅油的重量比为(1～5)：(0.5～3)：(0.5～3)：100。

本发明中，单一的乳化剂其乳化效果较为不好，因此必须添加一定量的助乳化剂帮助乳化，而表面活性剂的作用在与再乳化过程中使得乳液中的液滴之间能够保温稳定，保证了乳化剂的稳定性，冰醋酸的作用在与调节乳液整体的pH值，保证了乳化过程的顺利进行。

作为优选，所述的含磷有机硅树脂制备方法如下：

(1)在氮气保护下，将聚氢基倍半硅氧烷30份以及三(五氟苯基)硼烷0.05份溶于100份甲苯中加入到反应釜中，然后向其中滴加10份磷酸三甲酯溶于30份甲苯的溶液中，滴加完毕常温下搅拌反应1小时，然后升高温度至80℃，继续反应3小时，加入中性氧化铝5份，搅拌吸附20分钟后过滤，除去滤液中的有机溶剂，得到磷酸接枝聚倍半硅氧烷；

(2)按照重量份数计，取步骤(1)中得到的磷酸接枝聚倍半硅氧烷20份加入到50份乙醇中，再向其中加入γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷30份、水15份以及冰醋酸3份，搅拌均匀后，升高温度至65℃，反应3-8小时，除去溶剂，得到含磷有机硅树脂。

本发明中的含磷有机硅树脂其由位于阻燃剂中心的聚倍半硅氧烷核心，环绕聚倍半硅氧烷核心的磷酸酯以及最外侧的有机硅树脂构成。聚倍半硅氧烷由于其其分子结构为笼形结构，其为分子骨架为硅氧骨架，可以作为二氧化硅的最小结构单元，其具有耐高温阻不可燃烧，具有阻燃效果的特性，因此可以作为阻燃剂添加到聚合物中增强聚合物的阻燃效果，其各个角上分别具有可发生化学反应的有机基团，能够与其他的物质发生反应，通过将硅氢与磷酸酯在三(五氟苯基)硼烷的催化下发生缩合反应，能够将聚倍半硅氧烷的各个定点上连接上磷酸酯，使得树脂中同时具有硅原子与磷原子，两者均具有良好的阻燃效果，其两者之间通过协同效应，能够有效的提高其阻燃效果，通过在磷酸酯最外层再接枝由一层有机硅树脂层，能够有效的提高其与基体聚合物之间的亲和性，能够更加有效的使两者相容，以及进一步增强其阻燃性能。

作为优选，所述的环氧基环硼硅氧烷的制备方法如下：

(a)在氮气保护下，将甲基氢二氯硅烷50份溶解于100份甲苯中，再向其中加入丙烯基缩水甘油醚60份以及0.2％氯铂酸异丙醇溶液0.5份，85℃反应6小时后，加入1份活性炭，搅拌反应30分钟后，过滤得滤液，蒸馏除去甲苯得到含丙烯基缩水甘油醚结构的甲基二氯硅烷；(b)按照重量份数计取步骤(a)中的含丙烯基缩水甘油醚结构的甲基二氯硅烷20份溶于50份的乙酸乙酯中，然后滴加入15份氧化镁与100份乙酸乙酯所组成的悬浮液中，搅拌反应6-12小时后，过滤得滤液，将滤液水洗至中性，蒸除溶剂得到环氧基环硼硅氧烷。

本发明中首先通过硅氢加成反应将丙烯基缩水甘油醚与甲基氢二氯硅烷合成含丙烯基缩水甘油醚结构的甲基二氯硅烷，再通过其与氧化镁之间的脱氯反应得到环氧基环硼硅氧烷。

本发明中的环氧基环硼硅氧烷其主链为B-O-Si键，具有极大的键能，能够有效的具有耐热耐高温性能，同时，由于其燃烧后生成的二氧化硅以及氧化硼能够牢固的附着在燃烧物表面隔离空气，从而起到良好的阻燃效果。

作为优选，所述的乳化剂为异十三醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基胺氧化物以及硬脂酸聚氧乙烯酯中的一种。

作为优选，所述的助剂中助乳化剂为聚乙二醇200、异丙醇、甘油、乙二醇单丁醚或者正丁醇中的一种。

作为优选，所述的助剂中表面活性剂为直链烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠、木质素磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或者硬脂酸甘油单酯中的一种。

作为优选，所述的聚氨酯泡沫的配方聚酯多元醇100份、二亚甲基苯二异氰酸酯100～120份、膨胀石墨30～45份、端羟基硅油10～25份、辛酸亚锡3～8份、三乙烯二胺2～6份、十八烷基磺酸钠2～5份、二月桂酸二丁锡1～3份。

作为优选，所述的步骤(3.3)中烘箱的温度为60～85℃，烘烤时间为1.5～3小时。

本发明具有以下优点：(1)聚氨酯泡沫的阻燃效果好；(2)阻燃剂与基材的亲和性好能够有效的粘附在基材表面；(3)环保无卤，不会对环境造成不良影响。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作以进一步描述说明。

如果无特殊说明，本发明的实施例中说采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。

实施例1

一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法，所述的方法包括以下步骤：

(1)配制有机硅阻燃处理剂乳液：按照重量份数计用以下组分：环氧基封端二甲基硅油100份、含磷有机硅树脂25份、环氧基环硼硅氧烷12份、异十三醇聚氧乙烯醚8份、蒸馏水70份、聚乙二醇200 1份、直链烷基苯磺酸钠0.5份以及冰醋酸0.5份。

其中：所述的含磷有机硅树脂制备方法如下：

(1)在氮气保护下，将聚氢基倍半硅氧烷30份以及三(五氟苯基)硼烷0.05份溶于100份甲苯中加入到反应釜中，然后向其中滴加10份磷酸三甲酯溶于30份甲苯的溶液中，滴加完毕常温下搅拌反应1小时，然后升高温度至80℃，继续反应3小时，加入中性氧化铝5份，搅拌吸附20分钟后过滤，除去滤液中的有机溶剂，得到磷酸接枝聚倍半硅氧烷；

(2)按照重量份数计，取步骤(1)中得到的磷酸接枝聚倍半硅氧烷20份加入到50份乙醇中，再向其中加入γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷30份、水15份以及冰醋酸3份，搅拌均匀后，升高温度至65℃，反应3小时，除去溶剂，得到含磷有机硅树脂。

(2)聚氨酯泡沫的制备：按照按照重量分数计聚氨酯泡沫的配方如下：聚酯多元醇100份、二亚甲基苯二异氰酸酯100份、膨胀石墨30份、端羟基硅油10份、辛酸亚锡3份、三乙烯二胺2份、十八烷基磺酸钠2份、二月桂酸二丁锡1份，混合发泡，得到聚氨酯泡沫。

其中，所述的环氧基环硼硅氧烷的制备方法如下：

(a)在氮气保护下，将甲基氢二氯硅烷50份溶解于100份甲苯中，再向其中加入丙烯基缩水甘油醚60份以及0.2％氯铂酸异丙醇溶液0.5份，85℃反应6小时后，加入1份活性炭，搅拌反应30分钟后，过滤得滤液，蒸馏除去甲苯得到含丙烯基缩水甘油醚结构的甲基二氯硅烷；(b)按照重量份数计取步骤(a)中的含丙烯基缩水甘油醚结构的甲基二氯硅烷20份溶于50份的乙酸乙酯中，然后滴加入15份氧化镁与100份乙酸乙酯所组成的悬浮液中，搅拌反应6小时后，过滤得滤液，将滤液水洗至中性，蒸除溶剂得到环氧基环硼硅氧烷。

(3)表面处理：

(3.1)将制得的聚氨酯泡沫浸入有机硅阻燃处理剂乳液中，聚氨酯泡沫吸附足量的有机硅阻燃处理剂乳液；

(3.2)通过机械挤压以及自然晾干，将多余的有机硅阻燃处理剂乳液挤出；

(3.3)将聚氨酯泡沫置于温度为60℃的烘箱，烘烤1.5小时，得到经过表面阻燃改性的聚氨酯泡沫。

实施例2

一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法，所述的方法包括以下步骤：

(1)配制有机硅阻燃处理剂乳液：按照重量份数计用以下组分：环氧基封端二甲基硅油100份、含磷有机硅树脂35份、环氧基环硼硅氧烷15份、脂肪醇聚氧乙烯醚10份、蒸馏水80份、异丙醇5份、月桂醇硫酸钠3份以及冰醋酸3份。

其中：所述的含磷有机硅树脂制备方法如下：

(1)在氮气保护下，将聚氢基倍半硅氧烷30份以及三(五氟苯基)硼烷0.05份溶于100份甲苯中加入到反应釜中，然后向其中滴加10份磷酸三甲酯溶于30份甲苯的溶液中，滴加完毕常温下搅拌反应1小时，然后升高温度至80℃，继续反应3小时，加入中性氧化铝5份，搅拌吸附20分钟后过滤，除去滤液中的有机溶剂，得到磷酸接枝聚倍半硅氧烷；

(2)按照重量份数计，取步骤(1)中得到的磷酸接枝聚倍半硅氧烷20份加入到50份乙醇中，再向其中加入γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷30份、水15份以及冰醋酸3份，搅拌均匀后，升高温度至65℃，反应8小时，除去溶剂，得到含磷有机硅树脂。

(2)聚氨酯泡沫的制备：按照按照重量分数计聚氨酯泡沫的配方如下：聚酯多元醇100份、二亚甲基苯二异氰酸酯120份、膨胀石墨45份、端羟基硅油25份、辛酸亚锡8份、三乙烯二胺6份、十八烷基磺酸钠5份、二月桂酸二丁锡3份，混合发泡，得到聚氨酯泡沫。

其中，所述的环氧基环硼硅氧烷的制备方法如下：

(a)在氮气保护下，将甲基氢二氯硅烷50份溶解于100份甲苯中，再向其中加入丙烯基缩水甘油醚60份以及0.2％氯铂酸异丙醇溶液0.5份，85℃反应6小时后，加入1份活性炭，搅拌反应30分钟后，过滤得滤液，蒸馏除去甲苯得到含丙烯基缩水甘油醚结构的甲基二氯硅烷；(b)按照重量份数计取步骤(a)中的含丙烯基缩水甘油醚结构的甲基二氯硅烷20份溶于50份的乙酸乙酯中，然后滴加入15份氧化镁与100份乙酸乙酯所组成的悬浮液中，搅拌反应12小时后，过滤得滤液，将滤液水洗至中性，蒸除溶剂得到环氧基环硼硅氧烷。

(3)表面处理：

(3.1)将制得的聚氨酯泡沫浸入有机硅阻燃处理剂乳液中，聚氨酯泡沫吸附足量的有机硅阻燃处理剂乳液；

(3.2)通过机械挤压以及自然晾干，将多余的有机硅阻燃处理剂乳液挤出；

(3.3)将聚氨酯泡沫置于温度为85℃的烘箱，烘烤3小时，得到经过表面阻燃改性的聚氨酯泡沫。

实施例3

一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法，所述的方法包括以下步骤：

(1)配制有机硅阻燃处理剂乳液：按照重量份数计用以下组分：环氧基封端二甲基硅油100份、含磷有机硅树脂30份、环氧基环硼硅氧烷13份、烷基酚聚氧乙烯醚9份、蒸馏水75份、甘油3份、木质素磺酸盐2份以及冰醋酸2份。

其中：所述的含磷有机硅树脂制备方法如下：

(1)在氮气保护下，将聚氢基倍半硅氧烷30份以及三(五氟苯基)硼烷0.05份溶于100份甲苯中加入到反应釜中，然后向其中滴加10份磷酸三甲酯溶于30份甲苯的溶液中，滴加完毕常温下搅拌反应1小时，然后升高温度至80℃，继续反应3小时，加入中性氧化铝5份，搅拌吸附20分钟后过滤，除去滤液中的有机溶剂，得到磷酸接枝聚倍半硅氧烷；

(2)按照重量份数计，取步骤(1)中得到的磷酸接枝聚倍半硅氧烷20份加入到50份乙醇中，再向其中加入γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷30份、水15份以及冰醋酸3份，搅拌均匀后，升高温度至65℃，反应5小时，除去溶剂，得到含磷有机硅树脂。

(2)聚氨酯泡沫的制备：按照按照重量分数计聚氨酯泡沫的配方如下：聚酯多元醇100份、二亚甲基苯二异氰酸酯110份、膨胀石墨35份、端羟基硅油15份、辛酸亚锡4份、三乙烯二胺4份、十八烷基磺酸钠3份、二月桂酸二丁锡2份，混合发泡，得到聚氨酯泡沫。

其中，所述的环氧基环硼硅氧烷的制备方法如下：

(a)在氮气保护下，将甲基氢二氯硅烷50份溶解于100份甲苯中，再向其中加入丙烯基缩水甘油醚60份以及0.2％氯铂酸异丙醇溶液0.5份，85℃反应6小时后，加入1份活性炭，搅拌反应30分钟后，过滤得滤液，蒸馏除去甲苯得到含丙烯基缩水甘油醚结构的甲基二氯硅烷；(b)按照重量份数计取步骤(a)中的含丙烯基缩水甘油醚结构的甲基二氯硅烷20份溶于50份的乙酸乙酯中，然后滴加入15份氧化镁与100份乙酸乙酯所组成的悬浮液中，搅拌反应8小时后，过滤得滤液，将滤液水洗至中性，蒸除溶剂得到环氧基环硼硅氧烷。

(3)表面处理：

(3.1)将制得的聚氨酯泡沫浸入有机硅阻燃处理剂乳液中，聚氨酯泡沫吸附足量的有机硅阻燃处理剂乳液；

(3.2)通过机械挤压以及自然晾干，将多余的有机硅阻燃处理剂乳液挤出；

(3.3)将聚氨酯泡沫置于温度为70℃的烘箱，烘烤2小时，得到经过表面阻燃改性的聚氨酯泡沫。

实施例4

一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法，所述的方法包括以下步骤：

(1)配制有机硅阻燃处理剂乳液：按照重量份数计用以下组分：环氧基封端二甲基硅油100份、含磷有机硅树脂28份、环氧基环硼硅氧烷13份、烷基胺氧化物9份、蒸馏水78份、乙二醇单丁醚2份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠2.5份以及冰醋酸2份。

其中：所述的含磷有机硅树脂制备方法如下：

(1)在氮气保护下，将聚氢基倍半硅氧烷30份以及三(五氟苯基)硼烷0.05份溶于100份甲苯中加入到反应釜中，然后向其中滴加10份磷酸三甲酯溶于30份甲苯的溶液中，滴加完毕常温下搅拌反应1小时，然后升高温度至80℃，继续反应3小时，加入中性氧化铝5份，搅拌吸附20分钟后过滤，除去滤液中的有机溶剂，得到磷酸接枝聚倍半硅氧烷；

(2)按照重量份数计，取步骤(1)中得到的磷酸接枝聚倍半硅氧烷20份加入到50份乙醇中，再向其中加入γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷30份、水15份以及冰醋酸3份，搅拌均匀后，升高温度至65℃，反应5小时，除去溶剂，得到含磷有机硅树脂。

(2)聚氨酯泡沫的制备：按照按照重量分数计聚氨酯泡沫的配方如下：聚酯多元醇100份、二亚甲基苯二异氰酸酯115份、膨胀石墨40份、端羟基硅油24份、辛酸亚锡7份、三乙烯二胺3份、十八烷基磺酸钠4份、二月桂酸二丁锡1.5份，混合发泡，得到聚氨酯泡沫。

其中，所述的环氧基环硼硅氧烷的制备方法如下：

(a)在氮气保护下，将甲基氢二氯硅烷50份溶解于100份甲苯中，再向其中加入丙烯基缩水甘油醚60份以及0.2％氯铂酸异丙醇溶液0.5份，85℃反应6小时后，加入1份活性炭，搅拌反应30分钟后，过滤得滤液，蒸馏除去甲苯得到含丙烯基缩水甘油醚结构的甲基二氯硅烷；(b)按照重量份数计取步骤(a)中的含丙烯基缩水甘油醚结构的甲基二氯硅烷20份溶于50份的乙酸乙酯中，然后滴加入15份氧化镁与100份乙酸乙酯所组成的悬浮液中，搅拌反应10小时后，过滤得滤液，将滤液水洗至中性，蒸除溶剂得到环氧基环硼硅氧烷。

(3)表面处理：

(3.1)将制得的聚氨酯泡沫浸入有机硅阻燃处理剂乳液中，聚氨酯泡沫吸附足量的有机硅阻燃处理剂乳液；

(3.2)通过机械挤压以及自然晾干，将多余的有机硅阻燃处理剂乳液挤出；

(3.3)将聚氨酯泡沫置于温度为80℃的烘箱，烘烤1.5小时，得到经过表面阻燃改性的聚氨酯泡沫。

实施例5

一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法，所述的方法包括以下步骤：

(1)配制有机硅阻燃处理剂乳液：按照重量份数计用以下组分：环氧基封端二甲基硅油100份、含磷有机硅树脂33份、环氧基环硼硅氧烷12份、硬脂酸聚氧乙烯酯10份、蒸馏水78份、正丁醇2份、硬脂酸甘油单酯3份以及冰醋酸2.5份。

其中：所述的含磷有机硅树脂制备方法如下：

(1)在氮气保护下，将聚氢基倍半硅氧烷30份以及三(五氟苯基)硼烷0.05份溶于100份甲苯中加入到反应釜中，然后向其中滴加10份磷酸三甲酯溶于30份甲苯的溶液中，滴加完毕常温下搅拌反应1小时，然后升高温度至80℃，继续反应3小时，加入中性氧化铝5份，搅拌吸附20分钟后过滤，除去滤液中的有机溶剂，得到磷酸接枝聚倍半硅氧烷；

(2)按照重量份数计，取步骤(1)中得到的磷酸接枝聚倍半硅氧烷20份加入到50份乙醇中，再向其中加入γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷30份、水15份以及冰醋酸3份，搅拌均匀后，升高温度至65℃，反应7小时，除去溶剂，得到含磷有机硅树脂。

(2)聚氨酯泡沫的制备：按照按照重量分数计聚氨酯泡沫的配方如下：聚酯多元醇100份、二亚甲基苯二异氰酸酯118份、膨胀石墨32份、端羟基硅油16份、辛酸亚锡6份、三乙烯二胺4份、十八烷基磺酸钠4份、二月桂酸二丁锡2份，混合发泡，得到聚氨酯泡沫。

其中，所述的环氧基环硼硅氧烷的制备方法如下：

(a)在氮气保护下，将甲基氢二氯硅烷50份溶解于100份甲苯中，再向其中加入丙烯基缩水甘油醚60份以及0.2％氯铂酸异丙醇溶液0.5份，85℃反应6小时后，加入1份活性炭，搅拌反应30分钟后，过滤得滤液，蒸馏除去甲苯得到含丙烯基缩水甘油醚结构的甲基二氯硅烷；(b)按照重量份数计取步骤(a)中的含丙烯基缩水甘油醚结构的甲基二氯硅烷20份溶于50份的乙酸乙酯中，然后滴加入15份氧化镁与100份乙酸乙酯所组成的悬浮液中，搅拌反应10小时后，过滤得滤液，将滤液水洗至中性，蒸除溶剂得到环氧基环硼硅氧烷。

(3)表面处理：

(3.1)将制得的聚氨酯泡沫浸入有机硅阻燃处理剂乳液中，聚氨酯泡沫吸附足量的有机硅阻燃处理剂乳液；

(3.2)通过机械挤压以及自然晾干，将多余的有机硅阻燃处理剂乳液挤出；

(3.3)将聚氨酯泡沫置于温度为65℃的烘箱，烘烤3小时，得到经过表面阻燃改性的聚氨酯泡沫。

对实施例1～5得到的聚氨酯泡沫进行测试，其中的对比例为未进行表面处理的聚氨酯泡沫，得到的结果如下表所示。

从表中数据可知，通过本发明得到的氨酯泡沫能够在保持原本力学性能不变的情况下提高其耐热耐高温性能，同时其阻燃性能也能大大提高。

Claims (10)

1.一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)配制有机硅阻燃处理剂乳液：按照配方将环氧基封端二甲基硅油、含磷有机硅树脂、环氧基环硼硅氧烷、乳化剂蒸馏水以及其他助剂配制成有机硅阻燃处理剂乳液；

(2)聚氨酯泡沫的制备：将各组分进行混合发泡，得到聚氨酯泡沫；

(3)表面处理：

(3.1)将制得的聚氨酯泡沫浸入有机硅阻燃处理剂乳液中，聚氨酯泡沫吸附足量的有机硅阻燃处理剂乳液；

(3.2)通过机械挤压以及自然晾干，将多余的有机硅阻燃处理剂乳液挤出；

(3.3)将聚氨酯泡沫置于烘箱中烘烤，得到经过表面阻燃改性的聚氨酯泡沫。

2.根据权利要求1所述的一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法，其特征在于，所述的有机硅阻燃处理剂乳液按照重量份数计包括以下组分：环氧基封端二甲基硅油100份、含磷有机硅树脂25-35份、环氧基环硼硅氧烷12-15份、乳化剂8-10份、蒸馏水70-80份以及助剂。

3.根据权利要求1或2所述的一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法，其特征在于，所述的有机硅阻燃处理剂乳液中的助剂包括助乳化剂、表面活性剂以及冰醋酸，所述的助剂中各组分与环氧基封端二甲基硅油的重量比为(1～5)：(0.5～3)：(0.5～3)：100。

4.根据权利要求1或2所述的一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法，其特征在于，所述的含磷有机硅树脂制备方法如下：

(1)在氮气保护下，将聚氢基倍半硅氧烷30份以及三(五氟苯基)硼烷0.05份溶于100份甲苯中加入到反应釜中，然后向其中滴加10份磷酸三甲酯溶于30份甲苯的溶液中，滴加完毕常温下搅拌反应1小时，然后升高温度至80℃，继续反应3小时，加入中性氧化铝5份，搅拌吸附20分钟后过滤，除去滤液中的有机溶剂，得到磷酸接枝聚倍半硅氧烷；

(2)按照重量份数计，取步骤(1)中得到的磷酸接枝聚倍半硅氧烷20份加入到50份乙醇中，再向其中加入γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷30份、水15份以及冰醋酸3份，搅拌均匀后，升高温度至65℃，反应3-8小时，除去溶剂，得到含磷有机硅树脂。

5.根据权利要求1或2所述的一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法，其特征在于，所述的环氧基环硼硅氧烷的制备方法如下：

(a)在氮气保护下，将甲基氢二氯硅烷50份溶解于100份甲苯中，再向其中加入丙烯基缩水甘油醚60份以及0.2％氯铂酸异丙醇溶液0.5份，85℃反应6小时后，加入1份活性炭，搅拌反应30分钟后，过滤得滤液，蒸馏除去甲苯得到含丙烯基缩水甘油醚结构的甲基二氯硅烷；

(b)按照重量份数计取步骤(a)中的含丙烯基缩水甘油醚结构的甲基二氯硅烷20份溶于50份的乙酸乙酯中，然后滴加入15份氧化镁与100份乙酸乙酯所组成的悬浮液中，搅拌反应6-12小时后，过滤得滤液，将滤液水洗至中性，蒸除溶剂得到环氧基环硼硅氧烷。

6.根据权利要求1或2所述的一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法，其特征在于，所述的乳化剂为异十三醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基胺氧化物以及硬脂酸聚氧乙烯酯中的一种。

7.根据权利要求3所述的一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法，其特征在于，所述的助剂中助乳化剂为聚乙二醇200、异丙醇、甘油、乙二醇单丁醚或者正丁醇中的一种。

8.根据权利要求3所述的一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法，其特征在于，所述的助剂中表面活性剂为直链烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠、木质素磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或者硬脂酸甘油单酯中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法，其特征在于，所述的聚氨酯泡沫的配方聚酯多元醇100份、二亚甲基苯二异氰酸酯100～120份、膨胀石墨30～45份、端羟基硅油10～25份、辛酸亚锡3～8份、三乙烯二胺2～6份、十八烷基磺酸钠2～5份、二月桂酸二丁锡1～3份。

10.根据权利要求1所述的一种提高聚氨酯泡沫阻燃性能的方法，其特征在于，所述的步骤(3.3)中烘箱的温度为60～85℃，烘烤时间为1.5～3小时。