一种硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法。所述高耐热的硬质聚氨酯泡沫塑料由A组分和B组分组成，按重量比计算，A组分：B组分为1：1.05-1.1，其中A组分由异氰尿酸三缩水甘油酯、芳烃聚酯多元醇、溴化环氧树脂、催化剂DMP-30、有机硅泡沫稳定剂、催化剂辛酸亚锡以及发泡剂一氟二氯乙烷组成，B组分为多异氰酸酯。其制备方法即将A组分和B组分混合按异氰酸酯指数为1.05-1.10进行发泡，经70℃熟化后即得到硬质聚氨酯泡沫塑料。所得的聚氨酯硬泡沫塑料具有较好的耐热性、阻燃性和力学性能，使其更加广泛的应用于各个领域。

【技术实现步骤摘要】
一种硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法
本专利技术涉及一种硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法，属于高分子材料

技术介绍
近几年来，利用墙体保温实现建筑节能已越来越被重视，国家也已经开始强制施行建筑节能措施，现在市场上大规模使用的保温材料主要有EPS(聚苯乙烯泡沫)、PS(挤塑聚苯乙烯泡沫)和PU(聚氨酯泡沫)。此类有机保温材料最大的优点是质轻、隔热、保温，但最大的缺陷是易燃烧、易老化、防火安全性差，在没有经过阻燃处理时都存在严重的火灾隐患，导致建筑火灾事故。因此，提高现有保温材料的耐热性并改善其阻燃性的研究以及大规模的推广应用已成为现阶段亟需解决的重要问题。聚氨酯硬泡是一种易燃的有机保温材料，在燃烧时释放出大量的有毒气体和烟雾，对人们的生命财产安全造成严重的威胁，因此，如果不能有效、切实的解决其易燃的防火安全性问题，那么硬质聚氨酯泡沫塑料就无法在我国建筑节能中获得大规模的推广应用。所以硬质聚氨酯泡沫塑料的耐热、防火阻燃等问题成为迫切需要解决的重要课题，是关系到硬质聚氨酯泡沫塑料能否继续发展的关键因素之一。专利CN200810105000.2公开了一种聚氨酯/酚醛泡沫保温材料的制备方法，其特征是采用异氰酸酯与聚醚多元醇的预聚物对酚醛树脂进行改性，添加表面活性剂、发泡剂在室温下自由发泡制备聚氨酯/酚醛泡沫保温材料，所得泡沫保温材料具有表面粉化小、韧性好、耐火性能好等优点，然而该体系从本质上说是一种用聚氨酯增加柔韧性的酚醛树脂发泡体系，其力学性能同聚氨酯体系是无法相比的。专利CN104093759A公开了一种聚氨酯/聚异氰脲酸酯硬质泡沫材料的制备方法，其特征是使用异氰酸酯封端的预聚物与活化剂、发泡剂等反应生成聚氨酯/聚异氰脲酸酯泡沫，制备的硬质泡沫材料具有较好的阻燃性能以及好的隔热性能和稳定性能。专利CN103242647A公开了一种阻燃耐热聚氨酯泡沫塑料及其制备方法，其特征是采用杂环多元醇与多异氰酸酯反应，加入阻燃剂或阻燃多元醇制备阻燃耐热聚氨酯泡沫塑料，使其除了具有普通聚氨酯泡沫塑料特点外，还赋予材料优良的耐热性能和机械性能。综上所述，在不进行改性与阻燃处理时，聚氨酯硬泡的氧指数仅有19左右，阻燃性能与耐热性能较差，属易燃高分子材料；此外，虽然经过阻燃处理的聚氨酯硬泡阻燃性得到较好的改善，但对其力学性能影响较大，极大地限制了聚氨酯硬泡的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是为了解决上述聚氨酯硬泡耐热性与阻燃性较差等技术问题而提供的一种硬质聚氨酯泡沫塑料，该硬质聚氨酯泡沫塑料采用具有三嗪环与环氧结构的异氰尿酸三缩水甘油酯与多元醇、溴化环氧树脂制备而成，所得的硬质聚氨酯泡沫塑料的氧指数为23-28，压缩强度为0.15-0.25MPa，具有优良的耐热性能的同时，也具有很好的阻燃性和很好的力学性能。本专利技术的目的之二是提供上述的一种硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法。本专利技术的技术方案一种硬质聚氨酯泡沫塑料，由A组分和B组分组成，按重量比计算，A组分：B组分为1：1.05-1.1；其中所述的A组分按重量份数计算，其组成及含量如下：所述的异氰尿酸三缩水甘油酯为白色颗粒或粉末，熔点90-125℃，环氧值≤110g/EQ，120℃下粘度≤100CP，其结构式如下所示：其中R基团为结构的环氧基团；所述的溴化环氧树脂为溴化双酚A型环氧树脂、溴化线型酚醛环氧树脂或二溴季戊二醇型环氧树脂；所述的芳烃聚酯多元醇为基于聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯多元醇、基于邻苯二甲酸酐的聚酯多元醇及苯酐聚酯多元醇中至少一种；所述的有机硅泡沫稳定剂为硅烷类泡沫稳定剂AK-8804、AK-8803及甲基硅油中至少一种；所述的催化剂DMP-30为2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚，胺值600-630mgKOH/g；所述B组分为多异氰酸酯固化剂；所述的多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯或多苯基多亚甲基多异氰酸酯。上述的一种硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，具体包括如下步骤：(1)、A组分的制备将异氰尿酸三缩水甘油酯加入到芳烃聚酯多元醇中，加热至130℃搅拌使其溶解并混合均匀，然后冷却至室温后加入溴化环氧树脂，然后再依次加入有机硅泡沫稳定剂、催化剂DMP-30、催化剂辛酸亚锡和发泡剂一氟二氯乙烷，搅拌均匀得到A组分；(2)、将A组分与B组分按重量比计算，即A组分：B组分为1:1.05-1.1的比例进行混合后，按照异氰酸酯指数1.05-1.10进行发泡，然后经70℃熟化，即得硬质聚氨酯泡沫塑料。本专利技术的有益效果本专利技术的一种硬质聚氨酯泡沫塑料，由于所用原料异氰尿酸三缩水甘油酯是一种结晶状的杂环环氧化合物，其结构中的三个环氧基很活泼，能与羟基进行高密度交联，使材料具有良好的力学性能。此外，其本身含有三嗪环结构，且环氧基团能够形成五元噁唑烷酮环，杂环结构不仅提高了材料的热稳定性，更使其具有优良的耐热性、耐化学腐蚀性和机械性能等。进一步，本专利技术的一种硬质聚氨酯泡沫塑料，由于所用原料中的环氧树脂是具有阻燃性的溴化环氧树脂。采用环氧树脂改性聚氨酯硬泡时，环氧基团与异氰酸酯反应生成高耐热的聚噁唑酮化合物，因此引入不同的环氧树脂可以得到不同耐热性的聚氨酯泡沫塑料；其次，环氧树脂与聚醚相容性较好，加入环氧树脂可以提高聚氨酯硬泡的力学强度。但是采用普通的环氧树脂会降低聚氨酯硬泡的阻燃性能，因此，本专利技术采用具有阻燃性的溴化环氧树脂，由于结构中含有溴，因此，不仅具有环氧树脂的优良特性，还具有优异的自阻燃性，既提高聚氨酯硬泡的耐热性又提高其阻燃性。进一步，本专利技术的一种硬质聚氨酯泡沫塑料，由于催化剂DMP-30为2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚，是一种胺类催化剂，不仅能用作环氧树脂的固化促进剂，加快环氧树脂固化反应进行，使环氧树脂在短时间内完全固化，而且能催化异氰酸酯的三聚反应，通常所制得的产品具有耐高温、阻燃的效果。综上所述，本专利技术的一种硬质聚氨酯泡沫塑料，由于在聚氨酯结构中引入三嗪环和噁唑烷酮双杂环结构，赋予了材料优异的耐热性能、力学性能等，克服了目前硬质聚氨酯泡沫塑料耐热性不高的缺点；另一方面，采用溴化的环氧树脂，在提高聚氨酯硬泡耐热性的同时提高其阻燃性，得到一种阻燃性能、耐热性能和力学性能均好的硬质聚氨酯泡沫塑料。具体实施方式下面用实施例给出对本专利技术更详细的说明，有助于理解本专利技术，但并不限制本专利技术。本专利技术各实施例中所用原料如下，如无特别说明均为市售，其规格及生产厂家的信息如下：二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)，美国Huntsman公司；聚酯多元醇为基于聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯多元醇、基于邻苯二甲酸酐的聚酯多元醇及苯酐聚酯多元醇，南京康塑德化工有限公司；异氰尿酸三缩水甘油酯，熔点90-125℃，环氧值≤110g/EQ，扬州三得利化工有限公司；溴化双酚A型环氧树脂、溴化线型酚醛环氧树脂或二溴季戊二醇型环氧树脂，苏州博瑞达高分子材料有限公司；硅烷类泡沫稳定剂AK-8804、AK-8803及甲基硅油，江苏美思德化学股份有限公司；催化剂DMP-30,即2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚，胺值600-630mgKOH/g，南京瓦力化工科技有限公司；催化剂辛酸亚锡，阿拉丁试剂(上海)有限公司；发泡剂一氟二氯乙烷，浙江杭州富时特化工有限公司。本专利技术各实施例中硬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬质聚氨酯泡沫塑料，由A组分和B组分组成，其特征在于按所述的A组分和B组分，按重量比计算，A组分：B组分为1：1.05‑1.1；其中所述的A组分按重量份数计算，其组成及含量如下：所述的异氰尿酸三缩水甘油酯，其结构式如下所示：其中R基团为结构的环氧基团；所述的溴化环氧树脂为溴化双酚A型环氧树脂、溴化线型酚醛环氧树脂或二溴季戊二醇型环氧树脂；所述的芳烃聚酯多元醇为聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯多元醇、基于邻苯二甲酸酐的聚酯多元醇及苯酐聚酯多元醇中至少一种；所述的有机硅泡沫稳定剂为硅烷类泡沫稳定剂AK‑8804、AK‑8803及甲基硅油中至少一种；所述的催化剂DMP‑30为2,4,6‑三(二甲氨基甲基)苯酚，胺值600‑630mgKOH/g；所述B组分为多异氰酸酯；所述的多异氰酸酯为芳香族多异氰酸酯二苯基甲烷二异氰酸酯或多苯基多亚甲基多异氰酸酯。

【技术特征摘要】
1.一种硬质聚氨酯泡沫塑料，由A组分和B组分组成，其特征在于按所述的A组分和B组分，按重量比计算，A组分：B组分为1：1.05-1.1；其中所述的A组分按重量份数计算，其组成及含量如下：异氰尿酸三缩水甘油酯5-20份溴化环氧树脂5-20份芳烃聚酯多元醇90-60份有机硅泡沫稳定剂2份催化剂DMP-301-5份催化剂辛酸亚锡1份发泡剂一氟二氯乙烷20-30份所述的异氰尿酸三缩水甘油酯，其结构式如下所示：，其中R基团为结构的环氧基团；所述的溴化环氧树脂为溴化双酚A型环氧树脂、溴化线型酚醛环氧树脂或二溴季戊二醇型环氧树脂；所述的芳烃聚酯多元醇为聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯多元醇、基于邻苯二甲酸酐的聚酯多元醇及苯酐聚酯多元醇中至少一种；所述的有机硅泡沫稳定剂为硅烷类泡沫稳定剂AK-8804、AK-8803及甲基硅油中至少一种；所述的催化剂DMP-30为2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚，胺值600-630mgKOH/g；所述B组分为多异氰酸酯；所述的多异氰酸酯为芳香族多异氰酸酯二苯基甲烷二异氰酸酯或多苯基多亚甲基多异氰酸酯。2.如权利要求1所述的一种硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于按所述的A组分和B组分，按重量比计算，A组分：B组分为1：1。3.如权利要求1所述的一种硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于所述的A组分按重量份数计算，其组成及含量如下：异氰尿酸三缩水甘油酯5份溴化环氧树脂5份芳烃聚酯多元醇90份有机硅泡沫稳定剂2份催化剂DMP-301份催化剂辛酸亚锡1份发泡剂一氟二氯乙烷20份；所述的溴化环氧树脂为溴化双酚A型环氧树脂；所述的芳烃聚酯多元醇为基于聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯多元醇；所述的有机硅泡沫稳定剂为硅烷类泡沫稳定剂AK-8804；所述B组分为多异氰酸酯,所述的多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。4.如权利要求1所述的一种硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于所述的A组分按重量份数计算，其组成及含量如下：异氰尿酸三缩水甘油酯20份溴化环氧树脂20份芳烃聚酯多元醇60份有机硅泡沫稳定剂2份催化剂DMP-305份催化剂辛酸亚锡1份发泡剂一氟二氯乙烷30份；所述的溴化环氧树脂为溴化双酚A型环氧树脂；所述的芳烃聚酯多元醇为基于聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯多元醇；所述的有机硅泡沫稳定剂为硅烷类泡沫稳定剂AK-8804；所述B组分为多异氰酸酯,所述的多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：高群，郭红，欧阳春发，孙生根，
申请(专利权)人：上海应用技术学院，上海克洛蒂材料科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31