一种喷涂聚氨酯泡沫用阻燃抑烟剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种喷涂聚氨酯泡沫用阻燃抑烟剂及其制备方法和应用，属于无卤阻燃技术领域。本发明专利技术制备的阻燃抑烟剂，采用了无机-有机协同阻燃、氢氧化铈/氢氧化镁协同阻燃，硅/氮/磷协同阻燃，膨胀阻燃技术，以及表面改性技术，制备的阻燃抑烟剂不含卤素，具有在喷涂聚氨酯泡沫原料中添加量少，分散性好，对喷涂聚氨酯发泡原料的起发速度影响小等特点。添加该阻燃抑烟剂制备的喷涂聚氨酯泡沫材料，阻燃等级可达到B1级，还具有燃烧烟密度低、环境友好的特点，力学性能满足使用要求。添加该阻燃抑烟剂制备的喷涂聚氨酯泡沫材料，是一种较理想的防火保温材料，具有较好的经济和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种喷涂聚氨酯泡沫用阻燃抑烟剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种喷涂聚氨酯泡沫用阻燃抑烟剂及其制备方法和应用，属于无卤阻燃

技术介绍
聚氨酯泡沫保温材料，因优异的保温、粘接、防水、耐老化等特性，在建筑外墙保温材料应用中的需求量正不断扩大。采用喷涂工艺制备的聚氨酯泡沫保温材料，不仅施工工艺简便、效率高、制得的材料尺寸稳定性好，而且保留了聚氨酯泡沫材料的所有优点，在外墙保温施工中得到了广泛的应用。但其仍存在聚氨酯泡沫遇火易燃，火焰蔓延速度快，火灾中产生大量浓烟和有毒气体的缺点。据近年来火灾造成的人员伤亡统计，80％以上死亡是由有毒烟气导致人员窒息造成的。浓烟不仅严重遮蔽了人的视线，还会强烈刺激呼吸器官导致呼吸困难，容易引发人员伤亡事故。因此，制备出高阻燃性能、低烟(环境友好型)的喷涂聚氨酯泡沫材料是一项重要的课题，对提升我国聚氨酯保温材料的防火安全性具有重大的意义。添加阻燃剂是提高喷涂聚氨酯泡沫材料阻燃性能的有效办法。传统的提高喷涂聚氨酯泡沫阻燃性能的方法是在原料中添加有机卤、磷类液体阻燃剂。以原料聚醚的质量为100份计，这类阻燃剂需要添加25份以上，制得的聚氨酯泡沫的阻燃性能才能满足要求，但其过多的添加会导致喷涂聚氨酯泡沫原料起发速度变慢，喷涂后会流淌，导致制得的聚氨酯泡沫材料均匀性差，而且这类阻燃剂对降低喷涂聚氨酯泡沫燃烧产生的烟雾量没有效果，卤系阻燃剂甚至增加了有毒气体的生成量。另外，有机阻燃剂含量过高，也会明显降低制得的聚氨酯泡沫材料的力学性能，而且迁移问题更严重，缩短了材料的使用寿命。无机类阻燃剂具有消烟、无毒的特点，对喷涂聚氨酯发泡原料的起发速度无影响，但通常需要添加很高的量才具备要求的阻燃效果。另外，无机阻燃剂通常在聚醚组合料中的分散性较差，恶化喷涂聚氨酯泡沫的制备工艺，大量使用制得的泡沫材料的强度也会下降。因此需要研制新型的阻燃抑烟剂，以满足喷涂聚氨酯泡沫制备工艺和使用性能的要求。膨胀型阻燃剂是一类不含卤素，燃烧时表面能生成炭质泡沫层，从而起到隔热、隔氧、抑烟、防融滴效果的高效环保类阻燃剂。钠基蒙脱土是一类层状硅酸盐类纳米矿物质，具有更好的吸附性、膨胀性和离子交换性，抑烟和阻燃效果较好；可膨胀石墨在高温下体积可膨胀数百倍；氢氧化镁具有优良的抑烟效果，其与氢氧化铈复配使用，协同阻燃和抑烟效果更佳；三聚氰胺甲醛树脂与聚氨酯材料间具有良好的相容性，其分解产生的三聚氰胺本身是一种环境友好的有机氮系膨胀类阻燃剂。上述无机类阻燃剂，通过三聚氰胺甲醛树脂对其表面包覆改性，可有效降低无机粒子的表面能，改善其与有机液态的喷涂聚氨酯原料之间的相容性，从而能够在液态发泡材料中得到很好的分散。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种满足喷涂聚氨酯泡沫制备工艺和使用性能的阻燃抑烟剂及其制备方法和应用。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。本专利技术的一种喷涂聚氨酯泡沫用阻燃抑烟剂，该阻燃抑烟剂包括氢氧化铈、氢氧化镁、钠基蒙脱土、可膨胀石墨以及三聚氰胺甲醛树脂；以氢氧化铈的质量为1份，氢氧化镁的质量为6-15份，钠基蒙脱土的质量为10-20份，可膨胀石墨的质量为10-20份，三聚氰胺甲醛树脂的质量为3-10份。本专利技术的一种阻燃抑烟剂的制备方法，步骤为：(1)将Ce(NO3)3·6(H2O)溶于去离子水中，然后加入钠基蒙脱土和十二烷基磺酸钠溶液，在搅拌条件下缓慢滴加浓度为0.3～0.5mol/L的氨水，使Ce(NO3)3·6(H2O)完全生成白色Ce(OH)3沉淀，分散吸附在钠基蒙脱土层间或表面，然后加入双氧水，在60℃下搅拌30分钟，使Ce(OH)3氧化成红褐色过氧化物Ce(OH)3·OOH；然后加热至95℃，加热时间为1小时，使Ce(OH)3·OOH逐渐变为黄色的Ce(OH)4，然后过滤出固体物质，用去离子水洗涤3次后，放入鼓风烘箱内干燥，干燥温度为200℃，干燥时间为2小时，得到吸附有氢氧化铈的钠基蒙脱土；(2)将MgCl2·6(H2O)溶于去离子水中，滤去不溶性物质，然后往溶液中加入可膨胀石墨和十二烷基磺酸钠溶液，在高速搅拌条件下向溶液中缓慢滴入浓度为0.3～0.5mol/L的氨水，得到混合胶体悬浮液，将得到的混合胶体悬浮液在超声清洗器中超声震荡2小时，然后过滤出固体物质，用去离子水洗涤3次后，在200℃下加热2小时，得到氢氧化镁与可膨胀石墨的混合物；(3)将步骤(1)得到的吸附有氢氧化铈的钠基蒙脱土、步骤(2)得到的氢氧化镁与可膨胀石墨的混合物，和三聚氰胺甲醛树脂进行混合，然后放入高能球磨机中进行混合，采用高低转数循环工艺，在900～1200转/min下混合5～10min，然后在450～600转/min下混合2～3min，循环3～5次，即得到粒径为80～200目的阻燃抑烟剂。上述步骤(1)中Ce(NO3)3·6(H2O)与去离子水的质量比为1∶80～150，优选为1∶100；上述步骤(1)中Ce(NO3)3·6(H2O)与钠基蒙脱土的质量比为1∶5～20，优选为1∶10；上述步骤(1)中十二烷基磺酸钠的浓度是0.1mol/L，Ce(NO3)3·6(H2O)与十二烷基磺酸钠的质量比为1∶0.02～0.2，优选为1∶0.1；上述步骤(1)中Ce(NO3)3·6(H2O)与氨水的摩尔比为1∶3～5，优选为1∶3.5；上述步骤(1)中Ce(NO3)3·6(H2O)与双氧水的摩尔比为1∶1～1.5，优选为1∶1.2；上述步骤(2)中MgCl2·6(H2O)与去离子水的质量比为1∶80～150，优选为1∶100；上述步骤(2)中MgCl2·6(H2O)与可膨胀石墨的质量比为1∶1～3，优选为1∶1.6；上述步骤(2)中MgCl2·6(H2O)与十二烷基磺酸钠的质量比为1∶0.02～0.1，优选为1∶0.05，十二烷基磺酸钠的浓度是0.1mol/L；上述步骤(2)中MgCl2·6(H2O)与氨水的摩尔比为1∶2～3，优选为1∶2.4；上述步骤(3)中制备的阻燃抑烟剂，是将步骤(1)制备的吸附有氢氧化铈的钠基蒙脱土，步骤(2)制备的氢氧化镁与可膨胀石墨的混合物，和三聚氰胺甲醛树脂按1∶1～3∶0.2～1的比例混合后，经高能球磨机研磨制成，优选混合比例是1.1∶2.1∶0.5。将上述得到的阻燃抑烟剂加入到喷涂聚氨酯原料中，混合均匀后，通过高压喷涂机喷在墙体表面，经发泡后得到喷涂聚氨酯泡沫。喷涂聚氨酯原料包括异氰酸酯、聚醚多元醇、水、泡沫稳定剂、催化剂和发泡剂；以聚醚多元醇的总质量为100份计算，其他各组分的质量含量为：上述的阻燃聚多元醇为两种聚醚多元醇，其中一种的官能度为4～5，羟值为400mgKOH/g～600mgKOH/g，其质量含量为50％-70％；另一种为含氮磷复合阻燃聚醚多元醇，其官能度为2～3，羟值为200mgKOH/g～300mgKOH/g，质量含量为30％-50％；上述的催化剂包括具有促进三聚成环的催化剂和促进凝胶反应的催化剂；具有促进三聚成环的催化剂为脂肪族羧酸类的碱金属盐或有机碱性化合物，其中最为常用的有N，N’，N”-三(二甲胺基丙基)六氢三嗪、2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚、季铵盐、醋酸钾或异辛酸钾中的一种或两种以上的混合物；促进凝胶反应的催化剂为二甲氨基乙基醚、、三乙烯二胺二丙二胺、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷涂聚氨酯泡沫用阻燃抑烟剂，其特征在于：该阻燃抑烟剂包括氢氧化铈、氢氧化镁、钠基蒙脱土、可膨胀石墨以及三聚氰胺甲醛树脂；以氢氧化铈的质量为1份，氢氧化镁的质量为6‑15份，钠基蒙脱土的质量为10‑20份，可膨胀石墨的质量为10‑20份，三聚氰胺甲醛树脂的质量为3‑10份。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃抑烟剂的制备方法，其特征在于步骤为：(1)将Ce(NO3)3·6(H2O)溶于去离子水中，然后加入钠基蒙脱土和十二烷基磺酸钠溶液，在搅拌条件下缓慢滴加浓度为0.3～0.5mol/L的氨水，使Ce(NO3)3·6(H2O)完全生成白色Ce(OH)3沉淀，分散吸附在钠基蒙脱土层间或表面，然后加入双氧水，在60℃下搅拌30分钟，使Ce(OH)3氧化成红褐色过氧化物Ce(OH)3·OOH；然后加热至95℃，加热时间为1小时，使Ce(OH)3·OOH逐渐变为黄色的Ce(OH)4，然后过滤出固体物质，用去离子水洗涤3次后，放入鼓风烘箱内干燥，干燥温度为200℃，干燥时间为2小时，得到吸附有氢氧化铈的钠基蒙脱土；(2)将MgCl2·6(H2O)溶于去离子水中，滤去不溶性物质，然后往溶液中加入可膨胀石墨和十二烷基磺酸钠溶液，在高速搅拌条件下向溶液中缓慢滴入浓度为0.3～0.5mol/L的氨水，得到混合胶体悬浮液，将得到的混合胶体悬浮液在超声清洗器中超声震荡2小时，然后过滤出固体物质，用去离子水洗涤3次后，在200℃下加热2小时，得到氢氧化镁与可膨胀石墨的混合物；(3)将步骤(1)得到的吸附有氢氧化铈的钠基蒙脱土、步骤(2)得到的氢氧化镁与可膨胀石墨的混合物，和三聚氰胺甲醛树脂进行混合，然后放入高能球磨机中进行混合，采用高低转数循环工艺，在900～1200转/min下混合5～10min，然后在450～600转/min下混合2～3min，循环3～5次，即得到粒径为80～200目的阻燃抑烟剂；上述步骤(1)中Ce(NO3)3·6(H2O)与去离子水的质量比为1∶80～150；上述步骤(1)中Ce(NO3)3·6(H2O)与钠基蒙脱土的质量比为1∶5～20；上述步骤(1)中十二烷基磺酸钠的浓度是0.1mol/L，Ce(NO3)3·6(H2O)与十二烷基磺酸钠的质量比为1∶0.02～0.2；上述步骤(1)中Ce(NO3)3·6(H2O)与氨水的摩尔比为1∶3～5；上述步骤(1)中Ce(NO3)3·6(H2O)与双氧水的摩尔比为1∶1～1.5；上述步骤(2)中MgCl2·6(H2O)与去离子水的质量比为1∶80～150；上述步骤(2)中MgCl2·6(H2O)与可膨胀石墨的质量比为1∶1～3；上述步骤(2)中MgCl2·6(H2O)与十二烷基磺酸钠的质量比为1∶0.02～0.1，十二烷基磺酸钠的浓度是0.1mol/L；上述步骤(2)中MgCl2·6(H2O)与氨水的摩尔比为1∶2～3；上述步骤(3)中制备的阻燃抑烟剂，是将步骤(1)制备的吸附有氢氧化铈的钠基蒙脱土，步骤(2)制备的氢氧化镁与可膨胀石墨的混合物，和三聚氰胺甲醛树脂按1∶1～3∶0.2～1的比例混合后，经高能球磨机研磨制成。2.根据权利要求1所述的一种阻燃抑烟剂的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭东，周思伟，李杰，汪军，
申请(专利权)人：北京奥格森新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11