CN109912837B - 一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫及其制备方法 - Google Patents
一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109912837B CN109912837B CN201910204112.1A CN201910204112A CN109912837B CN 109912837 B CN109912837 B CN 109912837B CN 201910204112 A CN201910204112 A CN 201910204112A CN 109912837 B CN109912837 B CN 109912837B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flame
- solution
- gel
- coating
- standing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Abstract
本发明公开了一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫及其制备方法。所述阻燃聚氨酯硬泡的原料包括以下组分：聚醚多元醇、异氰酸酯、硅油、催化剂A33、正硅酸乙酯、乙醇、蒸馏水、聚二甲基硅氧烷、还原氧化石墨烯、三甲基氯硅烷。所述疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃聚氨酯硬泡的制备方法，具体为：（1）将正硅酸乙酯、乙醇、蒸馏水、还原氧化石墨烯按一定工艺制得石墨烯气凝胶；（2）将石墨烯气凝胶球磨并与聚二甲基硅氧烷混合，搅拌后制得涂料。（3）将涂料涂覆在聚氨酯硬泡上烘干，制得所述阻燃聚氨酯硬泡。本发明公开的阻燃聚氨酯硬泡制备工艺简便，绿色无毒，涂覆方法简单，易于操作，具有良好的力学性能和显著的阻燃效果。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫及其制备方法。
背景技术
硬质聚氨酯泡沫是一种异氰酸酯和多元醇等形成的聚合物，密度低，导热系数低至0.024W/m·K，具有优异的机械性能、隔热性能、耐化学性能、力学性能，广泛应用于建筑工程、包装材料、家具坐垫、冷藏设备、化工管道等方面。然而，硬质聚氨酯泡沫具有极易燃烧的特性，并且在不完全燃烧和热解过程中会释放出大量浓烟和HCN、CO等有毒气体，在近年来发生的多起硬质聚氨酯泡沫的火灾中造成了巨大的人员伤亡和财产损失，严重限制了其推广应用。
现阶段对于阻燃硬质聚氨酯泡沫的制备方法主要有两种，一种是添加型阻燃，通过将可膨胀石墨等不参与反应的阻燃物质添加在硬质聚氨酯泡沫的制备原料中，这些阻燃物质在发泡后会分散在泡沫中，提高硬质聚氨酯泡沫的密度和燃烧后炭层的致密性，从而达到阻燃的效果。专利CN109054355A公开了磷酸改性玄武岩纤维和磷酸三(2-氯异丙基)酯共混协同作为阻燃剂，属于添加型阻燃剂，但是纤维结构与聚氨酯本身的结构结合得还是不够紧密，对聚氨酯泡沫自身的力学性能产生了影响。另一种是反应型阻燃，通过将硬质聚氨酯泡沫的制备原料多元醇改性使其赋有磷、氮等阻燃元素，还可构成膨胀阻燃体系，在燃烧时形成致密的炭层，从而提高阻燃性能。但是这类本质阻燃的方法均有着制备工艺复杂、反应条件严格等缺陷，难以在商业中大批量生产。专利CN108341946A公开了一种磷基嵌段阻燃聚醚的制备方法，属于反应型添加剂，但是制备环境要求严格，制备过程复杂，不适合大范围推广。为此，本发明提供了一种在不改变硬质聚氨酯泡沫制备工艺的基础上，为硬质聚氨酯泡沫涂覆一层疏水性石墨烯气凝胶阻燃涂层的制备方法，并且首次将石墨烯气凝胶应用在高分子聚合物材料阻燃涂层领域上。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫及其制备方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现。
本发明提供的制备方法，通过超声处理将还原氧化石墨烯溶液加入到气凝胶中；然后对气凝胶进行老化、置换、疏水改性、清洗、干燥以及球磨，再将粉末与成膜剂聚二甲基硅氧烷搅拌混合，将混合后的涂料涂覆在聚氨酯硬泡上，在烘箱中烘干，制备出一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫。
本发明提供的一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫的制备方法，包括如下的步骤：
(1)将原料正硅酸乙酯、乙醇及水(蒸馏水)混合均匀，得到溶液，调节溶液pH为酸性，搅拌处理，然后密封静置进行水解反应，得到水解液；
(2)将还原氧化石墨烯溶液加入到步骤(1)所述水解液，超声分散处理，得到混合液，然后调节混合液的pH值为弱酸性，密封静置处理，得到凝胶；
(3)将正硅酸乙酯加入乙醇中，搅拌均匀得到老化溶液，将步骤(2)所述凝胶浸泡在老化溶液中，密封静置进行老化处理，得到老化后的凝胶；
(4)将步骤(3)所述老化后的凝胶浸泡在正己烷中，密封静置进行置换处理，得到置换后的凝胶；
(5)将三甲基氯硅烷加入正硅酸乙酯中，搅拌均匀得到改性溶液，将步骤(4)所述置换后的凝胶浸泡在改性溶液中，密封静置进行改性处理，得到改性后的凝胶；
(6)将步骤(5)所述改性后的凝胶浸泡在正己烷中，密封静置进行清洗处理，得到清洗后的凝胶；
(7)将步骤(6)所述清洗后的凝胶烘干，然后研磨成粉末，过筛，得到过筛后的粉末；
(8)将步骤(7)所述过筛后的粉末加入成膜剂中，搅拌均匀，得到疏水性石墨烯气凝胶阻燃涂料溶液；
(9)将步骤(8)所述疏水性石墨烯气凝胶阻燃涂料溶液涂覆在聚氨酯硬泡表面，烘干，制得所述疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫。
进一步地，步骤(1)所述正硅酸乙酯和乙醇的摩尔比为1:5-1:7；所述乙醇和水的摩尔比为7:1-5:1；所述调节溶液pH，使得调节后的溶液pH值为3-4；
优选地，步骤(1)所述调节溶液pH值可以使用盐酸溶液调节。
进一步地，步骤(1)所述搅拌处理的搅拌速率为100-200r/min；搅拌处理的时间为20-40min；所述密封静置进行水解反应的时间为18-30h。
进一步地，步骤(2)所述还原氧化石墨烯溶液的浓度为1-5mg/ml；所述还原氧化石墨烯溶液与水解液的质量比为1:2.4-1:8.5；所述超声分散处理的超声频率为20-30kHz；超声分散处理的时间为30-60min；
进一步地，步骤(2)所述调节混合液的pH值，使调节后混合液的pH值为6-7；优选地，步骤(2)所述调节混合液的pH值可以使用氨水调节。
进一步地，步骤(2)所述密封静置处理的时间为12-24h。
进一步地，步骤(3)所述正硅酸乙酯和乙醇的体积比为1:3-1:5；所述密封静置进行老化处理的时间为24-48h。
进一步地，步骤(4)所述密封静置进行置换处理的时间为12-24h。
进一步地，步骤(5)所述三甲基氯硅烷和正硅酸乙酯的摩尔比为1:1-1:3；所述密封静置进行改性处理的时间为12-24h。
进一步地，步骤(6)所述密封静置进行清洗处理的时间为12-24h。
进一步地，步骤(7)所述过筛的粉末粒径为0.0374-0.0750mm。
进一步地，步骤(7)所述过筛的筛孔大小为200-400目。
优选地，步骤(7)所述烘干的方式为分级干燥，分别在70℃干燥4h、100℃干燥4h、130℃下干燥4h。
进一步地，步骤(8)所述过筛的粉末与成膜剂的质量比为1:7-1:9；步骤(8)所述成膜剂包括聚二甲基硅氧烷。
进一步地，步骤(9)所述涂覆的方式包括刷涂；所述涂覆的厚度为0.5-2mm。
优选地，步骤(9)所述烘干需保持涂覆面水平，烘干时被涂覆的平面需要朝上并且整个平面保持水平，因为涂料在未烘干时具有一定的流动性，若平面倾斜，则会造成烘干后涂层厚度不均匀，
优选地，步骤(9)所述烘干可以在100℃下干燥20-40min。
优选地，步骤(9)所述涂覆为将疏水性石墨烯气凝胶阻燃涂料采用刷涂的方式均匀涂覆在硬质聚氨酯泡沫的表面上。
本发明提供一种由上述的制备方法制得的疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫。
本发明提供的疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫，表面涂覆有阻燃涂层，在遇到明火时可以隔绝热量和氧气进入聚合物材料内部，保持聚合物材料的完整性，防火隔热效果显著，并且具有较好的力学性能。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明提供的一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫制备方法，简单易行，对设备要求不高，无需高温高压，安全可靠，工艺简便，成本低。
(2)本发明制得的一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫阻燃效果好，具有较好的力学性能，拥有一定的抗压抗拉能力，并且具有疏水性，在实际应用中可以达到自清洁的效果。
(3)本发明提供的疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫经济环保无污染，不含卤素，涂层附着力强，不易脱落，硬度高。
附图说明
图1为本发明实施例2制得的疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫截面的扫描电子显微镜图片；
图2为本发明对比例1制得的未添加石墨烯的气凝胶涂层硬质聚氨酯泡沫和实施例1-3制得的疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫水接触角测量图。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。
实施例1
实施例1制备一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫的方法，包括如下步骤：
(1)称取26g正硅酸乙酯、28.57g乙醇及2.25g蒸馏水混合均匀(正硅酸乙酯与乙醇的摩尔比为1:5、乙醇与水的摩尔比5:1)，得到溶液，用0.1mol/L的盐酸溶液调节溶液pH值为4.0，搅拌处理，搅拌速率为200rpm，搅拌时间为20min，然后密封静置18h进行水解反应，得到水解液；
(2)将25g浓度为1mg/mL的还原氧化石墨烯溶液加入到步骤(1)所述60g水解液(还原氧化石墨烯溶液与水解液的质量比为1:2.4)，超声分散处理，超声处理的超声频率为30kHz，超声处理的时间为30min，得到混合液，然后滴加氨水调节混合液的pH值为7.0，密封静置12h，得到凝胶；
(3)将30mL正硅酸乙酯加入90mL乙醇(正硅酸乙酯和乙醇体积比为1:3)中，搅拌均匀得到老化溶液，将步骤(2)所述凝胶浸泡在老化溶液中，老化溶液的液面比凝胶表面高10mm，密封静置24h进行老化处理，得到老化后的凝胶；
(4)将步骤(3)所述老化后的凝胶浸泡在正己烷中，正己烷液面比凝胶表面高20mm，密封静置12h进行置换处理，得到置换后的凝胶；
(5)将6.79g三甲基氯硅烷加入13.02g正硅酸乙酯(三甲基氯硅烷和正硅酸乙酯摩尔比为1:1)中，搅拌均匀得到改性溶液，将步骤(4)所述置换后的凝胶浸泡在改性溶液中，改性溶液的液面比凝胶表面高20mm，密封静置24h进行改性处理，得到改性后的凝胶；
(6)将步骤(5)所述改性后的凝胶浸泡在正己烷中，正己烷的液面比凝胶表面高20mm，密封静置12h进行清洗处理，得到清洗后的凝胶；
(7)将步骤(6)所述清洗后的凝胶烘干，烘干采用分级烘干，分别在70℃干燥4h、100℃干燥4h及130℃干燥4h，然后研磨成粉末，过筛(200目的筛网)，得到过筛后的粉末；
(8)将步骤(7)所述10g过筛后的粉末加入70g成膜剂(过筛后的粉末与成膜剂的质量比为1:7)中，搅拌均匀，得到疏水性石墨烯气凝胶阻燃涂料溶液；
(9)将步骤(8)所述疏水性石墨烯气凝胶阻燃涂料溶液均匀涂覆(刷涂)在聚氨酯硬泡表面，刷涂的厚度为2mm，烘干，烘干温度为100摄氏度，烘干时间为40min，烘干时使涂覆面保持水平，制得所述疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫。
实施例2
实施例2制备一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫的方法，包括如下步骤：
(1)称取26g正硅酸乙酯、34.29g乙醇及2.25g蒸馏水混合均匀(正硅酸乙酯与乙醇的摩尔比为1：6、乙醇与水的摩尔比6：1)，得到溶液，用0.1mol/L的盐酸溶液调节溶液pH值为3.5，搅拌处理，搅拌速率为150rpm，搅拌时间为30min，然后密封静置24h进行水解反应，得到水解液；
(2)将17g浓度为3mg/mL的还原氧化石墨烯溶液加入到步骤(1)所述66.3水解液(还原氧化石墨烯溶液与水解液的质量比为1:3.9)，超声分散处理，超声处理的超声频率为25kHz，超声处理的时间为45min，得到混合液，然后滴加氨水调节混合液的pH值为6.5，密封静置18h，得到凝胶；
(3)将20mL正硅酸乙酯加入80mL乙醇(正硅酸乙酯和乙醇体积比为1:4)中，搅拌均匀得到老化溶液，将步骤(2)所述凝胶浸泡在老化溶液中，老化溶液的液面比凝胶表面高15mm，密封静置36h进行老化处理，得到老化后的凝胶；
(4)将步骤(3)所述老化后的凝胶浸泡在正己烷中，正己烷液面比凝胶表面高15mm，密封静置18h进行置换处理，得到置换后的凝胶；
(5)将6.79g三甲基氯硅烷加入26.04g正硅酸乙酯(三甲基氯硅烷和正硅酸乙酯摩尔比为1:2)中，搅拌均匀得到改性溶液，将步骤(4)所述置换后的凝胶浸泡在改性溶液中，改性溶液的液面比凝胶表面高30mm，密封静置18h进行改性处理，得到改性后的凝胶；
(6)将步骤(5)所述改性后的凝胶浸泡在正己烷中，正己烷的液面比凝胶表面高15mm，密封静置18h进行清洗处理，得到清洗后的凝胶；
(7)将步骤(6)所述清洗后的凝胶烘干，烘干采用分级烘干，分别在70℃干燥4h、100℃干燥4h及130℃干燥4h，然后研磨成粉末，过筛(270目的筛网)，得到过筛后的粉末；
(8)将步骤(7)所述10g过筛后的粉末加入80g成膜剂(过筛后的粉末与成膜剂的质量比为1:8)中，搅拌均匀，得到疏水性石墨烯气凝胶阻燃涂料溶液；
(9)将步骤(8)所述疏水性石墨烯气凝胶阻燃涂料溶液均匀涂覆(刷涂)在聚氨酯硬泡表面，刷涂的厚度为1mm，烘干，烘干温度为100摄氏度，烘干时间为30min，烘干时使涂覆面保持水平，制得所述疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫。
实施例3
实施例3制备一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫的方法，包括如下步骤：
(1)称取26g正硅酸乙酯、40g乙醇及2.25g蒸馏水混合均匀(正硅酸乙酯与乙醇的摩尔比为1：7、乙醇与水的摩尔比7：1)，得到溶液，用0.1mol/L的盐酸溶液调节溶液pH值为3.0，搅拌处理，搅拌速率为100rpm，搅拌时间为40min，然后密封静置30h进行水解反应，得到水解液；
(2)将10g浓度为5mg/mL的还原氧化石墨烯溶液加入到步骤(1)所述85g水解液(还原氧化石墨烯溶液与水解液的质量比为1:8.5)，超声分散处理，超声处理的超声频率为20kHz，超声处理的时间为60min，得到混合液，然后滴加氨水调节混合液的pH值为6.0，密封静置24h，得到凝胶；
(3)将20mL正硅酸乙酯加入100mL乙醇(正硅酸乙酯和乙醇体积比为1:5)中，搅拌均匀得到老化溶液，将步骤(2)所述凝胶浸泡在老化溶液中，老化溶液的液面比凝胶表面高20mm，密封静置48h进行老化处理，得到老化后的凝胶；
(4)将步骤(3)所述老化后的凝胶浸泡在正己烷中，正己烷液面比凝胶表面高10mm，密封静置24h进行置换处理，得到置换后的凝胶；
(5)将6.79g三甲基氯硅烷加入39.06g正硅酸乙酯(三甲基氯硅烷和正硅酸乙酯摩尔比为1:3)中，搅拌均匀得到改性溶液，将步骤(4)所述置换后的凝胶浸泡在改性溶液中，改性溶液的液面比凝胶表面高40mm，密封静置12h进行改性处理，得到改性后的凝胶；
(6)将步骤(5)所述改性后的凝胶浸泡在正己烷中，正己烷的液面比凝胶表面高10mm，密封静置24h进行清洗处理，得到清洗后的凝胶；
(7)将步骤(6)所述清洗后的凝胶烘干，烘干采用分级烘干，分别在70℃干燥4h、100℃干燥4h及130℃干燥4h，然后研磨成粉末，过筛(400目的筛网)，得到过筛后的粉末；
(8)将步骤(7)所述10g过筛后的粉末加入90g成膜剂(过筛后的粉末与成膜剂的质量比为1:9)中，搅拌均匀，得到疏水性石墨烯气凝胶阻燃涂料溶液；
(9)将步骤(8)所述疏水性石墨烯气凝胶阻燃涂料溶液均匀涂覆(刷涂)在聚氨酯硬泡表面，刷涂的厚度为0.5mm，烘干，烘干温度为100摄氏度，烘干时间为20min，烘干时使涂覆面保持水平，制得所述疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫。
对比例1
对比例1制备一种未添加石墨烯的气凝胶涂层硬质聚氨酯泡沫的方法，包括如下步骤：
(1)称取26g正硅酸乙酯、34.29g乙醇及2.25g蒸馏水混合均匀(正硅酸乙酯与乙醇的摩尔比为1：6、乙醇与水的摩尔比6：1)，得到溶液，用0.1mol/L的盐酸溶液调节溶液pH值为3.5，搅拌处理，搅拌速率为150rpm，搅拌时间为30min，然后密封静置24h进行水解反应，得到水解液；
(2)滴加氨水调节水解液的pH值为6.5，密封静置18h，得到凝胶；
(3)将10mL正硅酸乙酯加入40mL乙醇(正硅酸乙酯和乙醇体积比为1:4)中，搅拌均匀得到老化溶液，将步骤(2)所述凝胶浸泡在老化溶液中，老化溶液的液面比凝胶表面高15mm，密封静置36h进行老化处理，得到老化后的凝胶；
(4)将步骤(3)所述老化后的凝胶浸泡在正己烷中，正己烷液面比凝胶表面高15mm，密封静置18h进行置换处理，得到置换后的凝胶；
(5)将6.79g三甲基氯硅烷加入26.04g正硅酸乙酯(三甲基氯硅烷和正硅酸乙酯摩尔比为1:2)中，搅拌均匀得到改性溶液，将步骤(4)所述置换后的凝胶浸泡在改性溶液中，改性溶液的液面比凝胶表面高30mm，密封静置18h进行改性处理，得到改性后的凝胶；
(6)将步骤(5)所述改性后的凝胶浸泡在正己烷中，正己烷的液面比凝胶表面高15mm，密封静置18h进行清洗处理，得到清洗后的凝胶；
(7)将步骤(6)所述清洗后的凝胶烘干，烘干采用分级烘干，分别在70℃干燥4h、100℃干燥4h及130℃干燥4h，然后研磨成粉末，过筛(270目的筛网)，得到过筛后的粉末；
(8)将步骤(7)所述10g过筛后的粉末加入成膜剂(过筛后的粉末与成膜剂的质量比为1:8)中，搅拌均匀，得到气凝胶涂料溶液；
(9)将步骤(8)所述气凝胶涂料溶液均匀涂覆(刷涂)在聚氨酯硬泡表面，刷涂的厚度为1mm，烘干，烘干温度为100摄氏度，烘干时间为30min，烘干时使涂覆面保持水平，制得未添加石墨烯的气凝胶涂层硬质聚氨酯泡沫。
具体实施效果：
1.将对比例1制得的未添加石墨烯的气凝胶涂层硬质聚氨酯泡沫与实施例1-3得到的疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫，进行垂直燃烧测试(参考标准：ASTMD635-14，试样尺寸：130*13*10mm3)。垂直燃烧测试结果如表1所示，从下表中(表1)可以看出，对比例1燃烧时间长，第一次点火后燃烧了44.5s才熄灭，硬质聚氨酯泡沫基材的大部分结构被燃烧殆尽，发生形变，无法保持原有的力学性能。而实施例1-3制得的疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫，因表面涂覆有一层阻燃涂层，阻碍了热量和氧气进入基材内部，有效地阻止了火焰的蔓延，缩短了燃烧的时间，并且使基材保持了完整的结构，实现了较好的阻燃作用，防火等级UL94可达V-1级别，阻燃性能得到较好的改善。
表1
将垂直燃烧测试的样条水平放在桌面上(样条为长方体，长方体的长与宽与桌面平行)，在垂直燃烧测试的样条上的同一位置，水平截取燃烧后的炭层，使用刻度尺测量实施例1-3及对比例1的样条内部火焰燃烧长度，结果如下表(表2)所示，对比例1样条由于没有疏水性石墨烯层的保护，样条内部燃烧长度最长，达84.1mm，实施例1-3制得的样条与对比例1相比较，明显比对比例1要短，实施例1-3制得的疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫具有很好的阻燃效果。实施例1-3中，可发现，随着制备过程中步骤(2)加入的石墨烯浓度的提高，疏水性石墨烯气凝胶阻燃涂料的致密性越高，对热量的隔绝作用就越强，火焰在硬质聚氨酯泡沫基材内部蔓延的距离越来越短。
表2
2.实施例2制得的疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫截面的扫描电子显微镜图如图1所示，图1的a部分和b部分是所述硬质聚氨酯泡沫截面不同位置扫描电镜图。从图1的a部分中可以看出涂层与聚氨酯硬泡基材紧密的结合在一起，保证了涂层在使用过程中不会因为摩擦或者刮蹭而轻易脱落；从图1的b部分中可以看出涂层具有良好的致密性，没有细小的孔洞或间隙，提高了涂层的阻燃性能和力学性能，实施例1和实施例3制得的疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫扫描电镜下效果与实施例2相似，可以参照图1。
3.对比例1和实施例1-3的表面接触角测试图如图2所示。从图2中可以看出，对比例1的未添加石墨烯的气凝胶涂层硬质聚氨酯泡沫的表面接触角小于90°，而实施例1-3制得的疏水性石墨烯气凝胶涂层硬质聚氨酯泡沫的表面接触角均大于110°，表明实施例1-3所述阻燃硬质聚氨酯泡沫上的疏水性石墨烯气凝胶涂层具有较好的疏水性。
综上所述，本发明提供的疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫具有良好的阻燃性能，还有较好的力学性能，并且具有疏水性，在实际应用中可以达到自清洁的效果。制备方法简单易行，对设备要求不高，无需高温高压，安全可靠，经济环保无污染。
以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，包括如下的步骤：
(1)将正硅酸乙酯、乙醇及水混合均匀，得到溶液，调节溶液pH为酸性，搅拌处理，然后密封静置进行水解反应，得到水解液；
(2)将还原氧化石墨烯溶液加入到步骤(1)所述水解液，超声分散处理，得到混合液，然后调节混合液的pH值为弱酸性，密封静置处理，得到凝胶；
(3)将正硅酸乙酯加入乙醇中，搅拌均匀得到老化溶液，将步骤(2)所述凝胶浸泡在老化溶液中，密封静置进行老化处理，得到老化后的凝胶；
(4)将步骤(3)所述老化后的凝胶浸泡在正己烷中，密封静置进行置换处理，得到置换后的凝胶；
(5)将三甲基氯硅烷加入正硅酸乙酯中，搅拌均匀得到改性溶液，将步骤(4)所述置换后的凝胶浸泡在改性溶液中，密封静置进行改性处理，得到改性后的凝胶；
(6)将步骤(5)所述改性后的凝胶浸泡在正己烷中，密封静置进行清洗处理，得到清洗后的凝胶；
(7)将步骤(6)所述清洗后的凝胶烘干，然后研磨成粉末，过筛，得到过筛后的粉末；
(8)将步骤(7)所述过筛后的粉末加入成膜剂中，搅拌均匀，得到疏水性石墨烯气凝胶阻燃涂料溶液；
(9)将步骤(8)所述疏水性石墨烯气凝胶阻燃涂料溶液涂覆在聚氨酯硬泡表面，烘干，制得所述疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫；
步骤(1)所述正硅酸乙酯和乙醇的摩尔比为1:5-1:7；所述乙醇和水的摩尔比为7:1-5:1；所述调节溶液pH，使得调节后的溶液pH值为3-4；所述搅拌处理的搅拌速率为100-200r/min；搅拌处理的时间为20-40min；所述密封静置进行水解反应的时间为18-30h；
步骤(2)所述还原氧化石墨烯溶液的浓度为1-5mg/ml；所述还原氧化石墨烯溶液与水解液的质量比为1:2.4-1:8.5；所述超声分散处理的超声频率为20-30kHz；超声分散处理的时间为30-60min；所述调节混合液的pH值，使调节后混合液的pH值为6-7；所述密封静置处理的时间为12-24h；
步骤(3)所述正硅酸乙酯和乙醇的体积比为1:3-1:5；所述密封静置进行老化处理的时间为24-48h；
步骤(4)所述密封静置进行置换处理的时间为12-24h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述三甲基氯硅烷和正硅酸乙酯的摩尔比为1:1-1:3；所述密封静置进行改性处理的时间为12-24h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)所述密封静置进行清洗处理的时间为12-24h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(7)所述过筛的筛孔大小为200-400目；步骤(8)所述过筛的粉末与成膜剂的质量比为1:7-1:9；步骤(8)所述成膜剂包括聚二甲基硅氧烷。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(9)所述涂覆的方式包括刷涂；所述涂覆的厚度为0.5-2mm。
6.一种由权利要求1-5任一项所述的制备方法制得的疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910204112.1A CN109912837B (zh) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | 一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910204112.1A CN109912837B (zh) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | 一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109912837A CN109912837A (zh) | 2019-06-21 |
| CN109912837B true CN109912837B (zh) | 2021-09-21 |
Family
ID=66965490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910204112.1A Active CN109912837B (zh) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | 一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109912837B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110655634B (zh) * | 2019-11-13 | 2022-04-19 | 万华化学集团股份有限公司 | 高阻燃聚氨酯泡沫组合料及其制成的高阻燃聚氨酯泡沫 |
| CN112057747B (zh) * | 2020-08-17 | 2021-05-07 | 菏泽鑫盛达新材料有限公司 | 一种用于热敷材料的石墨烯材料及其制备方法 |
| CN112812256A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-05-18 | 西安安聚德纳米科技有限公司 | 一种制备高散热、高导电和高强度石墨烯聚氨酯硬质闭孔泡沫材料的方法 |
| CN115181489B (zh) * | 2022-08-02 | 2023-07-21 | 亚士漆(上海)有限公司 | 一种吸音涂料及其制备方法和应用 |
| CN116102926A (zh) * | 2022-08-19 | 2023-05-12 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种湿气阻隔涂料及其制备方法和应用 |
| CN115746691B (zh) * | 2022-10-14 | 2023-11-17 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 用于封闭绝热材料开孔的阻水材料及其应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102020285A (zh) * | 2009-09-16 | 2011-04-20 | 深圳大学 | 一种疏水性二氧化硅气凝胶的制备方法 |
| CN103497557A (zh) * | 2013-09-24 | 2014-01-08 | 北京工商大学 | 一种阻燃硬质聚氨酯泡沫 |
| CN105860127A (zh) * | 2016-05-03 | 2016-08-17 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种聚氨酯硬质泡沫-气凝胶复合阻燃保温材料及其制备方法 |
| WO2017078990A1 (en) * | 2015-11-03 | 2017-05-11 | Dow Global Technologies Llc | Polyurethane foam for noise and vibration absorption |
| CN107523103A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-12-29 | 贵州省漆彩金州涂料有限公司 | 一种二氧化硅气凝胶涂料及其应用 |
-
2019
- 2019-03-18 CN CN201910204112.1A patent/CN109912837B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102020285A (zh) * | 2009-09-16 | 2011-04-20 | 深圳大学 | 一种疏水性二氧化硅气凝胶的制备方法 |
| CN103497557A (zh) * | 2013-09-24 | 2014-01-08 | 北京工商大学 | 一种阻燃硬质聚氨酯泡沫 |
| WO2017078990A1 (en) * | 2015-11-03 | 2017-05-11 | Dow Global Technologies Llc | Polyurethane foam for noise and vibration absorption |
| CN105860127A (zh) * | 2016-05-03 | 2016-08-17 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种聚氨酯硬质泡沫-气凝胶复合阻燃保温材料及其制备方法 |
| CN107523103A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-12-29 | 贵州省漆彩金州涂料有限公司 | 一种二氧化硅气凝胶涂料及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109912837A (zh) | 2019-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109912837B (zh) | 一种疏水性石墨烯气凝胶涂层阻燃硬质聚氨酯泡沫及其制备方法 | |
| Zeng et al. | Green flame-retardant flexible polyurethane foam based on cyclodextrin | |
| CN108641551B (zh) | 一种耐高温防火涂料及其制备方法 | |
| KR101795749B1 (ko) | 난연 입자 및 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 난연 스티로폼 | |
| CN111423728B (zh) | 一种隔热复合材料及其制备方法 | |
| CN105670039A (zh) | 一种高成炭可膨胀石墨及其在聚氨酯硬质泡沫中的应用 | |
| CN101475741A (zh) | 表面修饰无机纳米粒子改性聚氨酯硬质泡沫及制备方法 | |
| CN113150235B (zh) | 一种可膨胀型石墨硬质聚氨酯复合保温材料及其制备方法 | |
| CN110527053A (zh) | 一种低烟阻燃硬质聚氨酯泡沫材料及其制备方法 | |
| Weldemhret et al. | Facile deposition of environmentally benign organic-inorganic flame retardant coatings to protect flammable foam | |
| CN106146891A (zh) | 一种膨胀型阻燃剂及其在聚氨酯泡沫中的应用 | |
| CN111040231A (zh) | 一种pva基阻燃复合气凝胶及其制备方法和应用 | |
| CN107163413A (zh) | 一种输送带及其制造方法 | |
| CN113502077A (zh) | 一种石墨烯高性能防火涂料的制备方法 | |
| CN113150483A (zh) | 一种抑制煤自燃的膨胀型纳米阻化凝胶及其制备方法 | |
| CN117004127A (zh) | 一种壳聚糖基高阻燃mpp管材及其制备方法 | |
| CN115093819B (zh) | 复合板连接用胶粘剂及其应用方法 | |
| CN115637078A (zh) | 一种膨胀炭层厚度可控型阻燃剂及阻燃木材的制备方法 | |
| CN112662007A (zh) | 表面涂覆阻燃气凝胶涂层的硬质聚氨酯泡沫的制备方法 | |
| CN113249004A (zh) | 一种用于镀锌钢板的水性膨胀型防火涂料及其制备方法 | |
| CN114957997B (zh) | 一种耐烧蚀高隔热型有机硅泡沫材料及其制备方法 | |
| CN113861368B (zh) | 一种全水发泡聚氨酯硬泡保温材料及其制备工艺 | |
| CN117106332B (zh) | 一种修复炭层龟裂阻燃氨基树脂涂料及其制备方法和应用 | |
| CN115490915B (zh) | 一种阻燃剂及其制备方法和硬质聚氨酯泡沫 | |
| CN102241904A (zh) | 一种添加开孔珍珠岩的水性膨胀型聚氨酯/醋丙防火涂料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |