CN109485899A - 无卤阻燃泡棉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃泡棉，涉及泡棉材料制备技术领域，其技术方案要点是由以下重量份的组分组成：甲苯二异氰酸酯52‑62份、聚丙二醇45‑55份、聚醚多元醇45‑55份、水4.1‑5.1份、聚氨酯催化剂0.1‑0.2份、有机锡催化剂0.1‑0.5份、泡沫稳定剂0.8‑1.6份、辅助发泡剂6‑10份、无卤阻燃剂8‑12份。本发明解决了泡棉易燃，且燃烧时发烟量大，易产生有毒有害气体的问题。通过使用无卤阻燃剂，能够提高泡棉的阻燃性，使泡棉燃烧时，发烟量低，不会产生有毒有害气体。

Description

无卤阻燃泡棉及其制备方法
技术领域
本发明涉及泡棉材料制备技术领域，更具体的说，它涉及一种无卤阻燃泡棉及其制备方法。
背景技术
泡棉分为PU泡棉，防静电泡棉，导电泡棉，EPE，防静电EPE，PORON，CR，EVA，架桥PE，SBR，EPDM等，具有使用方便、弯曲自如、体积超薄、性能可靠等一系列特点。
现有技术中，可参考授权公告号为CN103772778B的中国发明专利文件，其公开了一种防霉抗静电CR泡棉及其制备方法，包括按照重量份数计的如下组分：氯丁橡胶50～70份、硅微粉4～8份、海泡石3～6份、过氧化二异丙苯4～7份、纳米氧化锌3～6份、增塑剂A7～11份、发泡剂4～8份、防老剂1～3份、十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐2～5份、富马酸二甲酯0.5～2份。本案添加纳米氧化锌和富马酸二甲酯使CR泡棉具有抗菌防霉变效果和良好的抗静电作用，但该防霉抗静电CR泡棉不具有阻燃效果。
现有技术中，可参考申请公布号为CN107856373A的中国发明专利申请文件，其公开了一种具有阻燃性能的多层导电泡棉，包括泡棉本体和导电布，导电布包裹在泡棉本体的外表面，泡棉本体包括由下向上依次设置的第一导电胶层、泡棉层、金属层、第二导电胶层，泡棉层包括多层分体泡棉层，相邻两个分体泡棉层之间设有加强层，导电布的外侧由内至外依次设有隔热层和阻燃层；阻燃层由阻燃喷聊喷涂而成，本案的导电泡棉虽具有良好的导电性能，但因为使用含卤阻燃涂料，当本案的导电泡棉燃烧时，容易产生大量带有毒性的浓烟，人体吸入后，人员对人体造成伤害，且对空气污染较严重，环保系数较低。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无卤阻燃泡棉，具有烟密度小、无烟毒性、环保系数较高的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种无卤阻燃泡棉，由以下重量份的原料制成：甲苯二异氰酸酯52-62份、聚丙二醇45-55份、聚醚多元醇45-55份、水4.1-5.1份、聚氨酯催化剂0.1-0.2份、有机锡催化剂0.1-0.5份、泡沫稳定剂0.8-1.6份、辅助发泡剂6-10份、无卤阻燃剂8-12份。
通过采用上述技术方案，首先甲苯二异氰酸酯与水发生反应，生成不稳定的氨基甲酸，随着反应热的产生，氨基甲酸逐渐分解成胺和二氧化碳，二氧化碳在聚合物中积累形成气泡，随着气泡的不断增长，使得聚合物体系不断膨胀增大，同时，甲苯二异氰酸酯与聚丙二醇中的羟基反应生成氨基甲酸酯，因为氨基甲酸酯中氮原子上的氢原子较为活泼，能够与甲苯二异氰酸酯进行反应，生成脲基甲酸酯，脲基聚合物上脲基氮原子的活泼氢原子可以继续与甲苯二异氰酸酯发生反应，生成缩二脲；反应过程中生成的二氧化碳逐渐达到饱和状态，二氧化碳会从溶液中逸出形成气泡核，加入的气泡稳定剂能够使体系形成更多的微小气泡，并且减少气体的扩散，使气泡稳定，加入的辅助发泡剂能够稳定泡沫结构，加入的有机锡催化剂不仅能够加快发泡反应进行，还能使发泡反应稳定进行，加入的无卤阻燃剂能够使泡棉中不含卤族元素，不仅使泡棉具有良好的阻燃效果，而且可以使泡棉在燃烧时，不产生大量有毒有害气体和浓烟，降低发烟量和烟密度，防止人体吸入而对人体造成伤害。
本发明进一步设置为：所述无卤阻燃剂包括质量比为1:1-2：2-3的有机硅阻燃剂、改性氢氧化铝和沥青。
通过采用上述技术方案，有机硅阻燃剂不仅高效、低毒、防熔滴、对环境友好，且不含卤族元素，一旦燃烧，可以生成聚硅氧烷特有的、含有硅键和硅碳键的无机隔氧绝热保护层，既可以阻止燃烧分解产物逸出，又可以抑制高分子材料的热分解，达到阻燃、低烟和低毒的效果，改性氢氧化铝燃烧分解时生成的水蒸气更容易释放，且分解产生的氧化铝碳层和有机硅中的硅碳形成致密的皮层，抑制氧气进入泡棉内部，同时抑制可燃气体移出，从而提高泡棉的阻燃性、抑烟性和防熔滴性；沥青阻燃效果优异，且在燃烧时不会产生熔滴，沥青受热时变软，和改性氢氧化铝分解产生的氧化铝碳层以及有机硅中的硅碳形成致密的隔膜，能够有效阻挡可燃气体进入泡棉内部，沥青、有机硅阻燃剂和改性氢氧化铝相互配合，具有良好的协同阻燃效果，可以促进泡棉燃烧时炭层的形成，降低泡棉的燃烧性。
本发明进一步设置为：所述改性氢氧化铝由以下方法制备而成：将氢氧化铝在100-110℃下干燥1-1.5小时，之后放入搅拌机中高速搅拌；用甲苯溶解与氢氧化铝质量比为1:0.02-0.04的硅烷偶联剂，将溶解在甲苯中的硅烷偶联剂均匀喷洒在搅拌中的氢氧化铝上，低速搅拌10-20分钟，再高速搅拌10-20分钟，取出烘干。
通过采用上述技术方案，使用硅烷偶联剂对氢氧化铝进行处理，可以提高泡棉的氧指数和力学性能，硅氧烷偶联剂能够在氢氧化铝的表面形成有机包覆层，降低氢氧化铝分子的表面能，促进氢氧化铝在聚合物中的分散性，从而提高泡棉的拉伸强度和断裂伸长率，且有机包覆层能够使氢氧化铝和聚合物结合更加紧密，分散更加的均匀，便于隔断热源，提高氧指数，从而提高阻燃性。
本发明进一步设置为：所述聚氨酯催化剂包括质量比为1:4-5的聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33。
通过采用上述技术方案，使用相互配合的聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33，不仅可以使泡沫的密度降低，还可以控制甲苯二异氰酸酯和水反应生成二氧化碳的反应，还可以控制甲苯二异氰酸酯和聚丙二醇的凝胶反应，提高泡沫的生产宽容度，并赋予泡棉良好的机械性能。
本发明进一步设置为：所述有机锡催化剂包括聚氨酯有机锡催化剂T-9。
通过采用上述技术方案，有助于催化发泡过程中的凝胶反应，发泡后，聚氨酯有机锡催化剂T-9被氧化呈四价锡混合物，留在泡棉体内起防老剂的作用。
本发明进一步设置为：所述泡沫稳定剂由以下重量份的原料制成：2-6份聚二甲基硅油、3-6份磺化蓖麻醇钠盐。
通过采用上述技术方案，磺化蓖麻醇钠盐能够使泡沫形成的气孔细密均匀，使孔壁稳定，聚二甲基硅氧烷可以调整气泡的开孔和爆孔时间，使气泡在发泡反应和凝胶反应完成后再开孔和爆孔。
本发明进一步设置为：所述辅助发泡剂由以下重量份的原料制成：2-4份偶氮二甲酰胺和3-5份碳酸氢铵。
通过采用上述技术方案，偶氮二甲酰胺热分解时，产生氮气、一氧化碳或二氧化碳，碳酸氢铵热分解成二氧化碳和氨气，发气量较高。
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无卤阻燃泡棉的制备方法，其制备的无卤阻燃泡棉具有良好的阻燃性，且烟密度小、无烟毒性。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种无卤阻燃泡棉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、聚醚多元醇和水混匀后，再加入聚氨酯催化剂、有机锡催化剂和无卤阻燃剂，在110-120℃和密封条件下进行混炼和塑炼，得到相融的物料团；
(2)在110-120℃条件下向步骤(1)中得到的物料团中添加泡沫稳定剂和辅助发泡剂并混匀，然后在90-100℃下薄通4-6遍，得到料片；
(3)在165-175℃条件下将步骤(2)中得到的料片进行硫化成型40-50min，得到所述无卤阻燃泡棉。
通过采用上述技术方案，制备工艺简单，可连续化生产，能够制得开孔均匀、成型好的泡棉，在机械发泡过程中，先混匀甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、聚醚多元醇和水，能使气体以微小气泡的形式均匀的分布在浆料中，使得泡棉具有均匀的气孔，在成型时，硫化温度选择大于165-175℃，硫化时间选择40-50min，在硫化温度及硫化时间下可得到力学性能良好泡棉。
本发明进一步设置为：所述步骤(1)中甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、聚醚多元醇和水的搅拌速度为1500-2000转/min。
通过采用上述技术方案，使用较高的转速搅拌三种原料，可使三种原料混合均匀，使反应彻底。
本文中所述高速搅拌为200-2500转/分钟，低速搅拌为200-2500转/分钟。
综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明通过有机硅阻燃剂、改性氢氧化铝和沥青三者相互配合使用，改性氢氧化铝燃烧分解时生成的水蒸气更容易释放，且分解产生的氧化铝碳层和有机硅中的硅碳形成致密的皮层，抑制氧气进入泡棉内部，同时抑制可燃气体移出，从而提高泡棉的阻燃性、抑烟性和防熔滴性；沥青阻燃效果优异，且在燃烧时不会产生熔滴，沥青受热时变软，和改性氢氧化铝分解产生的氧化铝碳层以及有机硅中的硅碳形成致密的隔膜，能够有效阻挡可燃气体进入泡棉内部，沥青、有机硅阻燃剂和改性氢氧化铝相互配合，具有良好的协同阻燃效果，可以促进泡棉燃烧时炭层的形成，降低泡棉的燃烧性；
(2)本发明通过使用硅烷偶联剂对氢氧化铝进行处理，可以提高泡棉的氧指数和力学性能，硅氧烷偶联剂能够在氢氧化铝的表面形成有机包覆层，降低氢氧化铝分子的表面能，促进氢氧化铝在聚合物中的分散性，从而提高泡棉的拉伸强度和断裂伸长率，且有机包覆层能够使氢氧化铝和聚合物结合更加紧密，分散更加的均匀，便于隔断热源，提高氧指数，从而提高阻燃性；
(3)本发明使用相互配合的聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33，不仅可以使泡沫的密度降低，还可以控制甲苯二异氰酸酯和水反应生成二氧化碳的反应，还可以控制甲苯二异氰酸酯和聚丙二醇的凝胶反应，提高泡沫的生产宽容度，并赋予泡棉良好的机械性能。
附图说明
图1为本发明中有机硅阻燃剂与改性氢氧化铝质量比对氧指数的影响示意图；
图2为本发明中有机硅阻燃剂和沥青质量比对氧指数的影响示意图；
图3为本发明中氢氧化钠和乙烯基三乙氧基硅烷质量比对氧指数的影响示意图；
图4为本发明中聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33质量比对氧指数的影响示意图；
具体实施方式
制备例1：改性氢氧化铝由以下方法制备而成：将氢氧化铝在100℃下干燥1小时，之后放入搅拌机中在2000转/分钟下搅拌；用甲苯溶解与氢氧化铝质量比为1:0.02的硅烷偶联剂，将溶解在甲苯中的硅烷偶联剂均匀喷洒在搅拌中的氢氧化铝上，在200转/分钟下搅拌10分钟，再在2000转/分钟下搅拌10分钟，取出烘干；
其中硅烷偶联剂是指乙烯基三乙氧基硅烷。
制备例2：改性氢氧化铝由以下方法制备而成：将氢氧化铝在105℃下干燥1.2小时，之后放入搅拌机中在2300转/分钟下搅拌；用甲苯溶解与氢氧化铝质量比为1:0.02的硅烷偶联剂，将溶解在甲苯中的硅烷偶联剂均匀喷洒在搅拌中的氢氧化铝上，在230转/分钟下搅拌15分钟，再2300转/分钟下搅拌15分钟，取出烘干。
其中硅烷偶联剂是指乙烯基三乙氧基硅烷。
制备例3：改性氢氧化铝由以下方法制备而成：将氢氧化铝在110℃下干燥1.5小时，之后放入搅拌机中在2500转/分钟下搅拌；用甲苯溶解与氢氧化铝质量比为1:0.02的硅烷偶联剂，将溶解在甲苯中的硅烷偶联剂均匀喷洒在搅拌中的氢氧化铝上，在250转/分钟下搅拌20分钟，再在2500转/分钟下搅拌20分钟，取出烘干。
其中硅烷偶联剂是指乙烯基三乙氧基硅烷。
实施例1：一种无卤阻燃泡棉的制备方法包括以下步骤：(1)将52份甲苯二异氰酸酯、45份聚丙二醇、45份聚醚多元醇和4.1份水混匀后，再加入0.1份聚氨酯催化剂、0.1份有机锡催化剂和8份无卤阻燃剂，在110℃和密封条件下进行混炼和塑炼，得到相融的物料团；
(2)在110℃条件下向步骤(1)中得到的物料团中添加0.8份泡沫稳定剂和6份辅助发泡剂并混匀，然后在90℃下薄通4遍，得到料片；
(3)在165℃条件下将步骤(2)中得到的料片进行硫化成型40min，得到所述无卤阻燃泡棉；其中聚醚多元醇为聚四氢呋喃二醇；
无卤阻燃剂包括质量比为1:1:2的有机硅阻燃剂、改性氢氧化铝和沥青；
聚氨酯催化剂包括质量比为1:4的聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33；
泡沫稳定剂由以下重量份的原料制成：2份聚二甲基硅油、3份磺化蓖麻醇钠盐；
辅助发泡剂由以下重量份的原料制成：2份偶氮二甲酰胺和3份碳酸氢铵。
实施例2-6：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，各组成组分的重量份数如表1所示。
表1实施例2-6中无卤阻燃泡棉的组成重量份数
实施例7：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和改性氢氧化铝的质量比为1:1.2。
实施例8：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和改性氢氧化铝的质量比为1:1.4。
实施例9：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和改性氢氧化铝的质量比为1:1.6。
实施例10：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和改性氢氧化铝的质量比为1:1.8。
实施例11：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和改性氢氧化铝的质量比为1:2.0。
实施例12：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和沥青的质量比为1:2.2。
实施例13：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和沥青的质量比为1:2.4。
实施例14：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和沥青的质量比为1:2.6。
实施例15：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和沥青的质量比为1:2.8。
实施例16：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和沥青的质量比为1:3.0。
实施例17：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，改性氢氧化铝的制备中，氢氧化铝和乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:0.03。
实施例18：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，改性氢氧化铝的制备中，氢氧化铝和乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:0.04。
实施例19：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，聚氨酯催化剂包括质量比为1:4.5的聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33。
实施例20：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，聚氨酯催化剂包括质量比为1:5的聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33。
实施例21：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，泡沫稳定剂包括4份聚二甲基硅油、4份磺化蓖麻醇钠盐。
实施例22：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，泡沫稳定剂包括6份聚二甲基硅油、6份磺化蓖麻醇钠盐。
实施例23：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，辅助发泡剂是3份偶氮二甲酰胺和4份碳酸氢铵。
实施例24：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，辅助发泡剂是4份偶氮二甲酰胺和5份碳酸氢铵。
对比例1：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂用卤系阻燃剂替换。
对比例2：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中无改性氢氧化铝。
对比例3：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中无有机硅阻燃剂。
对比例4：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中无沥青。
对比例5：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和改性氢氧化铝的质量比为1:0.8。
对比例6：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和改性氢氧化铝的质量比为1:2.2。
对比例7：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和沥青的质量比为1:1.8。
对比例8：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和沥青的质量比为1:3.2。
对比例9：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，改性氢氧化铝的制备中，氢氧化铝和乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:0.01。
对比例10：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，改性氢氧化铝的制备中，氢氧化铝和乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:0.05。
对比例11:一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，改性氢氧化铝的制备中，硅烷偶联剂用钛酸酯替代。
对比例12：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，改性氢氧化铝的制备中，硅烷偶联剂用硬脂酸替代。
对比例13：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，聚氨酯催化剂包括质量比为1:3.5的聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33。
对比例14：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，聚氨酯催化剂包括质量比为1:5.5的聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33。
对比例15：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，不含泡棉稳定剂。
对比例16：一种无卤阻燃泡棉，与实施例1的区别在于，不含辅助发泡剂。
按照实施例1-6和对比例1-4中无卤阻燃泡棉的各成分重量份数制备无卤阻燃泡棉，并根据GB/T2408-2008检测标准检测无卤阻燃泡棉的水平垂直燃烧性能，根据GB/T1039-92-2009检测无卤阻燃泡棉的拉伸强度和断裂伸长率，根据GB/T1040-96检测无卤阻燃泡棉的弯曲强度，根据GB/T9341-2008检测无卤阻燃泡棉的冲击强度，根据GB/T2406.1-2008检测无卤阻燃泡棉的氧指数，其中GB/T2406.2-2009中规定氧指数在22％以下属于易燃材料，氧指数在22-27％之间属于难燃材料，氧指数在27％以上属于阻燃材料，检测结果如表2所示。
表2实施例1-6和对比例1-4中无卤阻燃泡棉的性能检测结果
由表2中数据可以看出，按照实施例1-6中各原料制备的无卤阻燃泡棉的力学性能良好，且阻燃等级均达到FV-1级，氧指数均大于27％，属于阻燃材料，弯曲强度大，冲击强度强，燃烧后毒性指数低，较为环保，而对比例1中因使用卤系阻燃剂代替无卤阻燃剂，使得泡棉的阻燃等级较差，氧指数较低，且燃烧后毒性指数较高，不环保；对比例2-4中分别不含改性氢氧化铝、有机硅阻燃剂和沥青，无卤阻燃泡棉的力学性能与实施例1-6中相比较差，且阻燃等级均低于FV-2级，氧指数均较低，毒性指数偏高。
按照实施例1、实施例7-11和对比例5-6中的方法制备无卤阻燃泡棉，其中无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和沥青的质量比为1:2.6，改性氢氧化铝的制备中氢氧化铝和硅烷偶联剂的质量比为1:0.03，聚氨酯催化剂中聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33的质量比为1:4.5，根据GB/T2406.1-2008检测由实施例1、实施例7-11和对比例5-6制得的无卤阻燃泡棉的氧指数，测试无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和改性氢氧化铝的质量比对无卤阻燃泡棉的氧指数的影响，测试结果如图1所示。
由图1中数据可以看出，当有机硅阻燃剂与改性氢氧化铝质量比为对比例5中的1:0.8时，无卤阻燃泡棉的氧指数较低，为23.6％，当有机硅阻燃剂与改性氢氧化铝质量比为实施例1中的1:1时，氧指数增加明显，且达到27.5％，此时的泡棉属于阻燃材料，随着改性氢氧化铝含量的增加，无卤阻燃泡棉的氧指数逐渐增大，当有机硅阻燃剂与改性氢氧化铝质量比为实施例4中的1:1.6时，氧指数达到最大，当改性氢氧化铝含量继续增大时，氧指数逐渐降低，当有机硅阻燃剂与改性氢氧化铝质量比为对比例6中的1:2.2时，氧指数降低至24.5％，因此使有机硅阻燃剂与改性氢氧化铝质量比为1:1-2，可使无卤阻燃泡棉获得较好的氧指数，即获得具有较好阻燃性能的无卤阻燃泡棉。
按照实施例1、实施例12-16和对比例7-8中的方法制备无卤阻燃泡棉，其中无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和改性氢氧化铝的质量比为1:1.6，改性氢氧化铝的制备中氢氧化铝和硅烷偶联剂的质量比为1:0.03，聚氨酯催化剂中聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33的质量比为1:4.5，根据GB/T2406.1-2008检测由实施例1、实施例12-16和对比例7-8制得的无卤阻燃泡棉的氧指数，测试无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和沥青的质量比对无卤阻燃泡棉的氧指数的影响，测试结果如图2所示。
由图2中数据可以看出，当有机硅阻燃剂与沥青质量比为对比例7中的1:1.8时，无卤阻燃泡棉的氧指数较低，为22.1％，当有机硅阻燃剂与沥青质量比为实施例1中的1:2时，氧指数增加明显，且达到27.3％，此时的泡棉属于阻燃材料，随着沥青含量的增加，无卤阻燃泡棉的氧指数逐渐增大，当有机硅阻燃剂与沥青质量比为实施例14中的1:2.6时，氧指数达到最大，当沥青含量继续增大时，氧指数逐渐降低，当有机硅阻燃剂与沥青质量比为对比例8中的1:3.2时，氧指数降低至22.4％，因此使有机硅阻燃剂与沥青质量比为1:2-3，可使无卤阻燃泡棉获得较好的氧指数，即获得具有较好阻燃性能的无卤阻燃泡棉。
按照实施例1、实施例17-18和对比例9-10中的方法制备无卤阻燃泡棉，其中无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂、改性氢氧化铝和沥青的质量比为1:1.6:2.6，聚氨酯催化剂中聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33的质量比为1:4.5，根据GB/T2406.1-2008检测由实施例1、实施例17-18和对比例9-10制得的无卤阻燃泡棉的氧指数，测试改性氢氧化铝制备原料中氢氧化钠和乙烯基三乙氧基硅烷质量比对无卤阻燃泡棉的氧指数的影响，测试结果如图3所示。
由图3中数据可以看出，当有氢氧化铝和乙烯基三乙氧基硅烷质量比为对比例9中的1:0.01时，无卤阻燃泡棉的氧指数较低，为24.5％，当有氢氧化铝和乙烯基三乙氧基硅烷质量比为实施例1中的1:0.02时，氧指数增加明显，且达到27.6％，此时的泡棉属于阻燃材料，随着乙烯基三乙氧基硅烷含量的增加，无卤阻燃泡棉的氧指数逐渐增大，当有氢氧化铝和乙烯基三乙氧基硅烷质量比为实施例9中的1:0.03时，氧指数达到最大，当乙烯基三乙氧基硅烷继续增大时，氧指数逐渐降低，当有氢氧化铝和乙烯基三乙氧基硅烷质量比为对比例10中的1:0.05时，氧指数降低至24.4％，因此使氢氧化铝和乙烯基三乙氧基硅烷质量比为1:0.02-0.04，可使无卤阻燃泡棉获得较好的氧指数，即获得具有较好阻燃性能的无卤阻燃泡棉。
按照实施例1、对比例11和对比例12中的方法制备无卤阻燃泡棉，根据GB/T1039-92-2009检测无卤阻燃泡棉的拉伸强度和断裂伸长率，根据GB/T2406.1-2008检测无卤阻燃泡棉的氧指数，检测结果如表3所示。
表3改性氢氧化铝制备过程中表面处理剂对无卤阻燃泡棉氧指数的影响测试结果
由表3中数据可以看出，实施例1中使用乙烯基三乙氧基硅烷改性氢氧化铝制备的无卤阻燃泡棉的拉伸强度和断裂伸长率较好，且氧指数较高，阻燃性能较好，而使用实施例11中使用钛酸酯、实施例12中使用硬脂酸改性氢氧化铝而制备的无卤阻燃泡棉的拉伸强度和断裂伸长率较差，且氧指数较低，阻燃性能较差。
按照实施例1、实施例21-22和对比例13-14中的方法制备无卤阻燃泡棉，其中无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂、改性氢氧化铝和沥青的质量比为1:1.6:2.6，改性氢氧化铝的制备中氢氧化铝和硅烷偶联剂的质量比为1:0.03，根据GB/T2406.1-2008检测由实施例1、实施例21-22和对比例13-14制得的无卤阻燃泡棉的氧指数，测试无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂和改性氢氧化铝的质量比对无卤阻燃泡棉的氧指数的影响，测试结果如图4所示。
由图4中数据可以看出，当聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33质量比为对比例13中的1:3.5时，无卤阻燃泡棉的氧指数较低，为24.1％，当聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33质量比为实施例1中的1:4时，氧指数增加明显，且达到27.2％，此时的泡棉属于阻燃材料，随着聚氨酯A-33含量的增加，无卤阻燃泡棉的氧指数逐渐增大，当聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33质量比为实施例21中的1:4.5时，氧指数达到最大，当聚氨酯催化剂A-33含量继续增大时，氧指数逐渐降低，当聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33质量比为对比例14中的1:5.5时，氧指数降低至23.6％，因此使聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33质量比为1:4-5，可使无卤阻燃泡棉获得较好的氧指数，即获得具有较好阻燃性能的泡棉。
按照实施例1、实施例21-24和对比例15-16中的方法制备无卤阻燃泡棉，其中无卤阻燃剂中有机硅阻燃剂、改性氢氧化铝和沥青的质量比为1:1.6:2.6，改性氢氧化铝的制备中氢氧化铝和硅烷偶联剂的质量比为1:0.03，聚氨酯催化剂中聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33的质量比为1:4.5，根据GB/T2406.1-2008检测由实施例1、实施例21-24和对比例15-16制得的无卤阻燃泡棉的氧指数，根据GB/T2408-2008检测标准检测无卤阻燃泡棉的水平垂直燃烧性能，根据GB/T1039-92-2009检测无卤阻燃泡棉的拉伸强度和断裂伸长率，检测结果如表4所示。
表4实施例1、实施例21-24和对比例15-16制得的无卤阻燃泡棉的性能检测结果
由表4中数据可以看出，使用泡沫稳定剂的实施例1、实施例21-22制得的无卤阻燃泡棉具有良好的力学性能和阻燃等级，且氧指数较高，而没有使用泡棉稳定剂的对比例15制得的无卤阻燃泡棉的力学性能较差，且阻燃等级仅为FV-2，氧指数较低，使用辅助发泡剂的实施例1、
实施例23-24制得的无卤阻燃泡棉具有良好的力学性能和阻燃等级，且氧指数较高，而没有使用辅助发泡剂的对比例16制得的无卤阻燃泡棉的力学性能较差，阻燃性能仅为FV-2，氧指数较低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种无卤阻燃泡棉，其特征在于：由以下重量份的原料制成：甲苯二异氰酸酯52-62份、聚丙二醇45-55份、聚醚多元醇45-55份、水4.1-5.1份、聚氨酯催化剂0.1-0.2份、有机锡催化剂0.1-0.5份、泡沫稳定剂0.8-1.6份、辅助发泡剂6-10份、无卤阻燃剂8-12份。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃泡棉，其特征在于：所述无卤阻燃剂包括质量比为1:1-2:2-3的有机硅阻燃剂、改性氢氧化铝和沥青。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃泡棉，其特征在于：所述改性氢氧化铝由以下方法制备而成：将氢氧化铝在100-110℃下干燥1-1.5小时，之后放入搅拌机中高速搅拌；用甲苯溶解与氢氧化铝质量比为1:0.02-0.04的硅烷偶联剂，将溶解在甲苯中的硅烷偶联剂均匀喷洒在搅拌中的氢氧化铝上，低速搅拌10-20分钟，再高速搅拌10-20分钟，取出烘干。
4.根据权利要求1所述的无卤阻燃泡棉，其特征在于：所述聚氨酯催化剂包括质量比为1:4-5的聚氨酯催化剂A-1和聚氨酯催化剂A-33。
5.根据权利要求1所述的无卤阻燃泡棉，其特征在于：所述有机锡催化剂包括聚氨酯有机锡催化剂T-9。
6.根据权利要求1所述的无卤阻燃泡棉，其特征在于：所述泡沫稳定剂由以下重量份的原料制成：2-6份聚二甲基硅油、3-6份磺化蓖麻醇钠盐。
7.根据权利要求1所述的无卤阻燃泡棉，其特征在于：所述辅助发泡剂由以下重量份的原料制成：2-4份偶氮二甲酰胺和3-5份碳酸氢铵。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的无卤阻燃泡棉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、聚醚多元醇和水混匀后，再加入聚氨酯催化剂、有机锡催化剂和无卤阻燃剂，在110-120℃和密封条件下进行混炼和塑炼，得到相融的物料团；
（2）在110-120℃条件下向步骤（1）中得到的物料团中添加泡沫稳定剂和辅助发泡剂并混匀，然后在90-100℃下薄通4-6遍，得到料片；
（3）在165-175℃条件下将步骤（2）中得到的料片进行硫化成型40-50min，得到所述无卤阻燃泡棉。
9.根据权利要求8所述的无卤阻燃泡棉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、聚醚多元醇和水的搅拌速度为1500-2000转/min。
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