CN114605608A - 一种高弹性阻燃海绵及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海绵材料技术领域,尤其涉及一种高弹性阻燃海绵及其制备方法。所述高弹性阻燃海绵由以下重量份的原料组成:聚醚多元醇80~100份、4,4'‑二苯甲烷二异氰酸酯50~70份、硅酮2~3份、DPPMP 4~6份、去离子水5~9份、双(二甲胺基乙基)醚4~6份、辛酸亚锡2~4份、二月桂酸二丁基锡1~3份、GLK15 1~3份。本发明通过加入辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡的组合,能有效改善由于阻燃剂DPPMP加入后造成的海绵结构机械性能下降的情况,从而使整体海绵产品不仅具有良好的阻燃性,同时也具有高回弹率等良好机械性能,有利于进行下一步的加工。
Description
技术领域
本发明涉及海绵材料技术领域,尤其涉及一种高弹性阻燃海绵及其制备方法。
背景技术
聚氨酯材料由于其显著的坐感、手感;良好的透气性及阻燃性能等特点,被广泛应用到各个行业。但是作为聚氨酯软泡的一种,其阻燃性能较差,限制了它在个别行业的安全使用。轨道车辆软包座椅主要使用的聚氨酯海绵作为主体垫材,近年来公共交通轨道车辆行业材料阻燃性能要求逐渐提高,防火标准已从国标转向欧标,普通的聚氨酯材料的阻燃性能已经无法满足其要求。
目前,哌嗪基磷酸酯类磷-氮协同阻燃剂DPPMP由于阻燃性优异、合成步骤少、操作方便,具有工业化的可能性。含哌嗪基结构的链状磷-氮阻燃剂主要以1,4-哌嗪二基双(二苯基磷酸酯)报道的居多,其合成工艺主要以三氯氧磷为起始底物,合成氯磷酸二苯酯,然后再与哌嗪发生酰胺化反应生成目标产物。哌嗪基链状磷-氮阻燃剂在聚酯纤维、工程塑料以及新材料领域具有较大的潜力。
基于上述情况,本发明提出了一种高弹性阻燃海绵及其制备方法,可有效解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高弹性阻燃海绵及其制备方法。
为实现上述目的,本发明提供了一种高弹性阻燃海绵,所述高弹性阻燃海绵由以下重量份的原料组成:聚醚多元醇80~100份、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯50~70份、硅酮2~3份、DPPMP 4~6份、去离子水5~9份、双(二甲胺基乙基)醚4~6份、辛酸亚锡2~4份、二月桂酸二丁基锡1~3份、GLK15 1~3份。
优选地,所述二苯甲烷二异氰酸酯为4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、2,2'-二苯甲烷二异氰酸酯的其中一种。
优选地,所述泡沫稳定剂为硅酮或硅-碳键Si-C共聚物中的一种或多种。
优选地,所述阻燃剂为哌嗪基磷酸酯类磷-氮协同阻燃剂。
优选地,所述哌嗪基磷酸酯类磷-氮协同阻燃剂为4-[甲基(苯氧基)磷酰基]哌嗪-1-基苯基甲基膦酸酯(DPPMP)。
优选地,所述发泡剂为去离子水。
优选地,所述胺催化剂包括三乙醇胺、三乙烯二胺、三乙胺、双(二甲胺基乙基)醚其中的一种。
优选地,所述锡催化剂包括辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、氯化亚锡、氧化亚锡的其中一种或两种以上的组合。
优选地,所述锡催化剂为二月桂酸二丁基锡与辛酸亚锡组合。
优选地,所述开孔剂为GLK15。
在其中一个实施例中,所述高弹性阻燃海绵由以下重量份的原料组成:聚醚多元醇80份、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯50份、硅酮2份、DPPMP 4份、去离子水5份、双(二甲胺基乙基)醚4份、辛酸亚锡2份、二月桂酸二丁基锡1份、GLK15 1份。
在其中一个实施例中,所述高弹性阻燃海绵由以下重量份的原料组成:聚醚多元醇100份、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯70份、硅酮3份、DPPMP 6份、去离子水9份、双(二甲胺基乙基)醚6份、辛酸亚锡4份、二月桂酸二丁基锡3份、GLK15 3份。
在其中一个实施例中,所述高弹性阻燃海绵由以下重量份的原料组成:聚醚多元醇90份、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯60份、硅酮2.5份、DPPMP 5份、去离子水6份、双(二甲胺基乙基)醚6份、辛酸亚锡3份、二月桂酸二丁基锡2份、GLK15 2份。
本发明申请还提供一种高弹性阻燃海绵的制备方法,所述方法包括如下步骤:
(1)将聚醚多元醇加入到容器中,先加热至50~60℃,然后加入硅酮、去离子水、双(二甲胺基乙基)醚、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、GLK15,在转速为1000~1500r/min的搅拌机下搅拌30~60s,备用;
(2)将4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、DPPMP混合,在转速为500~1000r/min的搅拌机下搅拌10~30s,备用;
(3)自由发泡:将步骤(2)得到的混合物倒入步骤(1)的混合物中,然后在转速为2500~3000r/min的搅拌机下搅拌8~10s,待体系发白,将体系倒入模具中,控制模具温度在25±0.5℃,24~36小时后切割,即得。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1.本发明通过加入辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡的组合,能有效改善由于阻燃剂DPPMP加入后造成的海绵结构机械性能下降的情况,从而使整体海绵产品不仅具有良好的阻燃性,同时也具有高回弹率等良好机械性能,有利于进行下一步的加工。
2.本发明原材料在国内充足,价格适宜,使其规模化生产没有太高的成本限制;同时,制备方法简单,总体生产成本不高,有利于工业的大规模生产。
具体实施方式
实施例1
按表1称量具体原料,其余步骤制备步骤如下:
(1)将聚醚多元醇加入到容器中,先加热至50℃,然后加入硅酮、去离子水、双(二甲胺基乙基)醚、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、GLK15,在转速为1000r/min的搅拌机下搅拌60s,备用;
(2)将4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、DPPMP混合,在转速为500r/min的搅拌机下搅拌30s,备用;
(3)自由发泡:将步骤(2)得到的混合物倒入步骤(1)的混合物中,然后在转速为2500r/min的搅拌机下搅拌8s,待体系发白,将体系倒入模具中,控制模具温度在25±0.5℃,24小时后切割,即得。
实施例2
按表1称量具体原料,其余步骤制备步骤如下:
(1)将聚醚多元醇加入到容器中,先加热至60℃,然后加入硅酮、去离子水、双(二甲胺基乙基)醚、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、GLK15,在转速为1500r/min的搅拌机下搅拌30s,备用;
(2)将4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、DPPMP混合,在转速为1000r/min的搅拌机下搅拌10s,备用;
(3)自由发泡:将步骤(2)得到的混合物倒入步骤(1)的混合物中,然后在转速为3000r/min的搅拌机下搅拌10s,待体系发白,将体系倒入模具中,控制模具温度在25±0.5℃,36小时后切割,即得。
实施例3
按表1称量具体原料,其余步骤制备步骤如下:
(1)将聚醚多元醇加入到容器中,先加热至60℃,然后加入硅酮、去离子水、双(二甲胺基乙基)醚、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、GLK15,在转速为1500r/min的搅拌机下搅拌60s,备用;
(2)将4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、DPPMP混合,在转速为1000r/min的搅拌机下搅拌30s,备用;
(3)自由发泡:将步骤(2)得到的混合物倒入步骤(1)的混合物中,然后在转速为3000r/min的搅拌机下搅拌10s,待体系发白,将体系倒入模具中,控制模具温度在25±0.5℃,36小时后切割,即得。
对比例1
按表1称量具体原料,步骤制备步骤如下:
(1)将聚醚多元醇加入到容器中,先加热至60℃,然后加入硅酮、去离子水、双(二甲胺基乙基)醚、GLK15,在转速为1500r/min的搅拌机下搅拌60s,备用;
(2)将4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、DPPMP混合,在转速为1000r/min的搅拌机下搅拌30s,备用;
(3)自由发泡:将步骤(2)得到的混合物倒入步骤(1)的混合物中,然后在转速为3000r/min的搅拌机下搅拌10s,待体系发白,将体系倒入模具中,控制模具温度在25±0.5℃,36小时后切割,即得。
对比例2
按表1称量具体原料,步骤制备步骤如下:
(1)将聚醚多元醇加入到容器中,先加热至60℃,然后加入硅酮、去离子水、双(二甲胺基乙基)醚、辛酸亚锡、GLK15,在转速为1500r/min的搅拌机下搅拌60s,备用;
(2)将4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、DPPMP混合,在转速为1000r/min的搅拌机下搅拌30s,备用;
(3)自由发泡:将步骤(2)得到的混合物倒入步骤(1)的混合物中,然后在转速为3000r/min的搅拌机下搅拌10s,待体系发白,将体系倒入模具中,控制模具温度在25±0.5℃,36小时后切割,即得。
表1
物料组成 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
聚醚多元醇 | 80 | 90 | 100 | 100 | 100 |
4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯 | 50 | 60 | 70 | 70 | 70 |
硅酮 | 2 | 2.5 | 3 | 3 | 3 |
DPPMP | 4 | 5 | 6 | 6 | 6 |
去离子水 | 5 | 6 | 9 | 9 | 9 |
双(二甲胺基乙基)醚 | 4 | 6 | 6 | 6 | 6 |
辛酸亚锡 | 2 | 3 | 4 | / | 7 |
二月桂酸二丁基锡 | 1 | 2 | 3 | / | / |
GLK15 | 1 | 2 | 3 | 3 | 3 |
实施例4性能测试
机械性能测试:取实施例1~3中以及对比例1~2中方法制备得到的高弹性阻燃海绵,按照GB/T 6670-2008标准的要求进行回弹率、回弹时间、压缩永久变形的测定;断裂伸长率和拉伸强度按照GB/T 528-2009标准的要求进行测试。测试结果见表2。
阻燃性测试:取实施例1~3中以及对比例1~2中方法制备得到的高弹性阻燃海绵,按照ISO 5660-1:2015标准要求的方法,对其燃烧情况进行测试。测试结果见表2。
表2防腐性能测试结果
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | |
海绵形态 | 正常 | 正常 | 正常 | 收缩 | 收缩 |
拉伸强度(Mpa) | 126 | 129 | 132 | 105 | 108 |
断裂伸长率% | 132.2 | 135.6 | 156.1 | 114.6 | 110.6 |
回弹率% | 10.2 | 11.6 | 11.2 | 8.3 | 8.1 |
回弹时间(s) | 8 | 7 | 7 | 8 | 9 |
压缩永久变形% | 2.7 | 2.6 | 2.8 | 5.2 | 5.1 |
燃烧性能 | 5s熄灭 | 5s熄灭 | 6s熄灭 | 5s熄灭 | 4s熄灭 |
燃蚀量(g) | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.5 | 0.5 |
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (9)
1.一种高弹性阻燃海绵,其特征在于,所述高弹性阻燃海绵由以下重量份的原料组成:聚醚多元醇80~100份、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯50~70份、硅酮2~3份、DPPMP4~6份、去离子水5~9份、双(二甲胺基乙基)醚4~6份、辛酸亚锡2~4份、二月桂酸二丁基锡1~3份、GLK15 1~3份。
2.根据权利要求1所述的高弹性阻燃海绵,其特征在于,所述二苯甲烷二异氰酸酯优选为4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、2,2'-二苯甲烷二异氰酸酯的其中一种。
3.根据权利要求1所述的高弹性阻燃海绵,其特征在于,所述泡沫稳定剂为硅酮或硅-碳键Si-C共聚物中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的高弹性阻燃海绵,其特征在于,所述阻燃剂为哌嗪基磷酸酯类磷-氮协同阻燃剂。
5.根据权利要求4所述的高弹性阻燃海绵,其特征在于,所述哌嗪基磷酸酯类磷-氮协同阻燃剂为4-[甲基(苯氧基)磷酰基]哌嗪-1-基苯基甲基膦酸酯(DPPMP)。
6.根据权利要求1所述的高弹性阻燃海绵,其特征在于,所述发泡剂为去离子水;所述开孔剂为GLK15;所述胺催化剂包括三乙醇胺、三乙烯二胺、三乙胺、双(二甲胺基乙基)醚其中的一种。
7.根据权利要求1所述的高弹性阻燃海绵,其特征在于,所述锡催化剂包括辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、氯化亚锡、氧化亚锡的其中一种或两种以上的组合。
8.根据权利要求7所述的高弹性阻燃海绵,其特征在于,所述锡催化剂为二月桂酸二丁基锡与辛酸亚锡组合。
9.一种制备权利要求1~8任一所述的高弹性阻燃海绵的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
(1)将聚醚多元醇加入到容器中,先加热至50~60℃,然后加入硅酮、去离子水、双(二甲胺基乙基)醚、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、GLK15,在转速为1000~1500r/min的搅拌机下搅拌30~60s,备用。
(2)将4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、DPPMP混合,在转速为500~1000r/min的搅拌机下搅拌10~30s,备用。
(3)自由发泡:将步骤(2)得到的混合物倒入步骤(1)的混合物中,然后在转速为2500~3000r/min的搅拌机下搅拌8~10s,待体系发白,将体系倒入模具中,控制模具温度在25±0.5℃,24~36小时后切割,即得。
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