一种高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，其步骤是：将聚醚多元醇、聚磷酸铵、季戊四醇、膨胀石墨、抑烟剂、无卤液体阻燃剂、发泡剂、有机胺类催化剂、泡沫稳定剂混合制成聚氨酯组合物A；将异氰酸酯、催化剂混合制成聚氨酯组合物B；将聚氨酯组合物B加入聚氨酯组合物A中快速搅拌均匀；然后倒入模具中，常温下发泡，泡沫熟化后即得到高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料。本发明专利技术采用无卤环保型固体阻燃剂聚磷酸铵、季戊四醇、膨胀石墨、抑烟剂和无卤液体阻燃剂，替代常规含卤阻燃剂，达到协效阻燃的效果，有效解决了普通硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能差、燃烧时烟气释放量大等问题，同时也保持了硬质聚氨酯泡沫塑料的理化性能。

Method for preparing high flame retardant and smoke inhibiting hard polyurethane foam

The invention discloses a preparation method of smoke type rigid polyurethane foam with high flame retardant, which comprises the steps of: polyether polyols, ammonium polyphosphate and pentaerythritol, expanded graphite, smoke suppressant, halogen-free flame retardant liquid, foaming agent, foam stabilizer, organic amine catalyst mixing polyurethane composition A; isocyanate the catalyst mixing polyurethane composition B; polyurethane composition B was added to the polyurethane composition A rapid stirring; and then poured into a mold under normal temperature, foaming, foam after curing to obtain the smoke type hard polyurethane foam with high flame retardant. The invention adopts halogen-free and environmentally friendly solid flame retardant ammonium polyphosphate and pentaerythritol, expanded graphite, smoke suppressant and halogen-free flame retardant liquid, instead of the conventional halogen containing flame retardant, achieve synergistic flame retardant effect, effectively solve the ordinary rigid polyurethane foam flame retardant properties, combustion flue gas emissions when burned. At the same time, the physicochemical properties of rigid polyurethane foam was also maintained.

【技术实现步骤摘要】
一种高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法
本专利技术涉及聚氨酯材料及其制备方法，特别是涉及一种高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法。
技术介绍
硬质聚氨酯泡沫塑料（简称RPU）是聚氨酯材料体系中最重要的品种之一，具有优良的物理机械性能、声学性能、电学性能以及耐酸耐碱性能。该材料的闭孔率在90%以上，属憎水材料，具有较好的防潮防水性能以及良好的绝热、隔音、防震性能，具有很强的粘结力，广泛用作石油化工管道、冷藏设备、运输设备以及建筑物等的保温绝热材料。然而，未经阻燃处理的RPU由于其密度小、比表面积大，阻燃性较差，氧指数仅为17%左右，属易燃材料，着火后，火焰蔓延迅速，并释放大量的有毒烟气（如CO、CO2、HCN等），给灭火及火场逃生带来很大的困难。由于RPU引起火灾并造成巨大经济损失和人员伤亡的案例在国内外已有多起。因此，RPU材料所存在的火灾安全隐患引起了国内外的高度重视。近二十几年来，我国多家科研单位研发了多种新型阻燃剂，如甲基膦酸二甲酯(DMMP)、三氯乙基磷酸酯(TCEP)、三(2,3-二溴丙基)三聚氰胺酯(TBC)等含磷、卤的有机液态阻燃剂，虽然可以将RPU材料氧指数提高到26%左右，但该材料在使用场合中的火灾隐患较大。RPU中添加的含卤阻燃剂在燃烧时候会释放大量的腐蚀性、剧毒的卤化氢气体，不利于火灾救援。随着国家对环保要求的不断提高，在RPU材料中应用的阻燃剂也有了一定的环保限制。因此高阻燃、抑烟型RPU材料是该材料发展的趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法。采用该方法制得的高阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料采用多羟基高聚物、异氰酸酯、聚磷酸铵、季戊四醇、膨胀石墨、抑烟剂、无卤液体阻燃剂、发泡剂、催化剂、泡沫稳定剂等材料复合加工得到目标产物，在提高RPU阻燃性能的前提下不降低产品的各种机械性能和理化性能（如：冲击强度、吸水率、拉伸强度等），同时具有阻燃作用的聚磷酸铵、季戊四醇、膨胀石墨、抑烟剂、无卤液体阻燃剂均无卤、环保。本专利技术采取的技术方案是：一种高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法有以下步骤：a)、按照重量份数将聚醚多元醇、聚磷酸铵、季戊四醇、膨胀石墨、抑烟剂、无卤液体阻燃剂、发泡剂、有机胺类催化剂、泡沫稳定剂混合均匀，制成聚氨酯组合物A，聚氨酯组合物A搅拌混合时间≤2分钟，搅匀后，混合罐上加密封盖，室温放置时间≤5分钟。b)、按照重量份数将异氰酸酯、有机锡类催化剂混合均匀，制成聚氨酯组合物B，聚氨酯组合物B搅拌混合时间≤5分钟，搅匀后，混合罐上加密封盖，室温放置时间≤10分钟。c)、将聚氨酯组合物B加入聚氨酯组合物A中，快速搅拌均匀，混合时间≤1分钟。d）、将步骤c）中混合均匀的物料倒入模具中，常温下发泡、熟化，泡沫熟化24小时后即制得所述的高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料。本专利技术所述的步骤a)中，聚醚多元醇为胺类聚醚多元醇和蔗糖聚醚多元醇，聚醚多元醇所占的重量份数为聚氨酯组合物A和聚氨酯组合物B重量总和的20～30。本专利技术所述的步骤a)中，聚磷酸铵选自聚合度为500的工业产品，聚磷酸铵所占的重量份数为聚氨酯组合物A和聚氨酯组合物B重量总和的3～5。本专利技术所述的步骤a)中，季戊四醇选自含量为95%，细度为200目的工业产品，季戊四醇所占的重量份数为聚氨酯组合物A和聚氨酯组合物B重量总和的3～5。本专利技术所述的步骤a)中，膨胀石墨选自粒度为32目，含水率为1%，初始膨胀温度200℃，膨胀倍率为200ml/g的工业产品，膨胀石墨所占的重量份数为聚氨酯组合物A和聚氨酯组合物B重量总和的9～13。本专利技术所述的步骤a)中，抑烟剂选自硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁中的任意一种，抑烟剂所占的重量份数为聚氨酯组合物A和聚氨酯组合物B重量总和的8～12。本专利技术所述的步骤a)中，无卤液体阻燃剂选自甲基膦酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯中的任意一种，无卤液体阻燃剂所占的重量份数为聚氨酯组合物A和聚氨酯组合物B重量总和的5～7。本专利技术所述的步骤a)中，发泡剂为HCFC-141发泡剂、HCFC-141b发泡剂、CFC-11发泡剂或水中的任意一种，发泡剂所占的重量份数为聚氨酯组合物A和聚氨酯组合物B重量总和的6～10。本专利技术所述的步骤a)中，泡沫稳定剂为有机硅匀泡剂，选自聚硅氧烷－聚醚共聚物、H3605或H3603聚硅氧烷表面活性剂中的任意一种，泡沫稳定剂所占的重量份数为聚氨酯组合物A和聚氨酯组合物B重量总和的0.6～0.8。本专利技术所述的步骤a)中，有机胺类催化剂选自三乙烯二胺、N,,N,N,N,N-五甲基二乙烯三胺中的任意一种，有机胺类催化剂所占的重量份数为聚氨酯组合物A和聚氨酯组合物B重量总和的0.4～0.6。本专利技术所述的步骤b)中，异氰酸酯选自二苯甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯中的任意一种，异氰酸酯所占的重量份数为聚氨酯组合物A和聚氨酯组合物B重量总和的30～45。本专利技术所述的步骤b)中，有机锡类催化剂选自二丁基锡二月桂酸酯和二(十二烷基硫)二丁基锡中的任意一种，有机锡类催化剂所占的重量份数为聚氨酯组合物A和聚氨酯组合物B重量总和的0.4～0.6。现有技术制备得到的硬质聚氨酯泡沫塑料，由于阻燃剂选取多为含卤阻燃剂，因其受热分解释放有毒卤化氢气体造成人员逃生、救援困难等问题，所以在实际应用中受到了很大的限制。本专利技术采用无卤、含磷的环保固液复合型阻燃剂，推荐的阻燃剂具体为：聚磷酸铵、季戊四醇、膨胀石墨、抑烟剂和液体含磷阻燃剂。其中聚磷酸铵是一种无机高分子阻燃剂，含磷量高（31%），聚合度＞50，高温下形成聚磷酸、聚偏磷酸等强脱水剂，并起到固相阻燃作用，在多种塑料中作为阻燃添加剂使用；季戊四醇为多羟基固体粉末，高温下在强酸（聚磷酸、聚偏磷酸）作用下脱水成炭，起到固相阻燃作用。选用的膨胀石墨在200℃以上膨胀成炭，与聚磷酸铵、季戊四醇协效形成具有一定强度的膨胀炭层，起到固相阻燃、防火隔热的作用。抑烟剂选自硼酸锌、氢氧化铝和氢氧化镁，三种产品分子结构中含有大量的结晶水，高温下产品分解出的结晶水不仅吸收热量，而且冲淡了有毒气体，达到阻燃抑烟的作用。液体含磷阻燃剂选自甲基膦酸二甲酯（DMMP）、乙基磷酸二乙酯(DEEP)、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯，液体含磷阻燃剂由于良好的分散性和分子结构，对聚氨酯泡沫塑料具有明显的阻燃效果。根据硬质聚氨酯泡沫塑料的制备工艺，分成聚醚多元醇和异氰酸酯两种组分，两组分混合后5至10分钟立即反应成聚氨酯泡沫塑料。将聚磷酸铵、季戊四醇、膨胀石墨、抑烟剂和液体含磷阻燃剂在多羟基聚合物中分散均匀，然后与异氰酸酯组分混合均匀，室温发泡、熟化，制得高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料。本专利技术的有益效果为：本专利技术采用聚磷酸铵、季戊四醇、膨胀石墨、抑烟剂以及含磷液体阻燃剂作为协效阻燃剂，替代常规含卤阻燃剂，达到了协效阻燃的效果，有效的解决了普通硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能差、燃烧时烟气释放量大等问题，同时也保持了硬质聚氨酯泡沫塑料的理化性能。该材料为环保型不含卤素阻燃剂产品，可以均匀分散在多羟基聚合物中，其协效阻燃效果不仅大大提高了RPU的氧指数（氧指数最高达到42），同时该材料在高温下膨胀成炭，具有一定的耐火隔热性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法有以下步骤：a)、按照重量份数将聚醚多元醇、聚磷酸铵、季戊四醇、膨胀石墨、抑烟剂、无卤液体阻燃剂、发泡剂、有机胺类催化剂、泡沫稳定剂混合均匀，制成聚氨酯组合物A，聚氨酯组合物A搅拌混合时间≤2分钟，搅匀后，混合罐上加密封盖，室温放置时间≤5分钟；b)、按照重量份数将异氰酸酯、有机锡类催化剂混合均匀，制成聚氨酯组合物B，聚氨酯组合物B搅拌混合时间≤5分钟，搅匀后，混合罐上加密封盖，室温放置时间≤10分钟；c)、将聚氨酯组合物B加入聚氨酯组合物A中，快速搅拌均匀，混合时间≤1分钟；d）、将步骤c）中混合均匀的物料倒入模具中，常温下发泡、熟化，泡沫熟化24小时后即制得所述的高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料。

【技术特征摘要】
1.一种高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法有以下步骤：a)、按照重量份数将聚醚多元醇、聚磷酸铵、季戊四醇、膨胀石墨、抑烟剂、无卤液体阻燃剂、发泡剂、有机胺类催化剂、泡沫稳定剂混合均匀，制成聚氨酯组合物A，聚氨酯组合物A搅拌混合时间≤2分钟，搅匀后，混合罐上加密封盖，室温放置时间≤5分钟；b)、按照重量份数将异氰酸酯、有机锡类催化剂混合均匀，制成聚氨酯组合物B，聚氨酯组合物B搅拌混合时间≤5分钟，搅匀后，混合罐上加密封盖，室温放置时间≤10分钟；c)、将聚氨酯组合物B加入聚氨酯组合物A中，快速搅拌均匀，混合时间≤1分钟；d）、将步骤c）中混合均匀的物料倒入模具中，常温下发泡、熟化，泡沫熟化24小时后即制得所述的高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料。2.根据权利要求1所述的一种高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述的步骤a)中，聚醚多元醇为胺类聚醚多元醇和蔗糖类聚醚多元醇，聚醚多元醇所占的重量份数为聚氨酯组合物A和聚氨酯组合物B重量总和的20～30。3.根据权利要求1所述的一种高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述的步骤a)中，聚磷酸铵选自聚合度500的工业产品，，聚磷酸铵所占的重量份数为聚氨酯组合物A和聚氨酯组合物B重量总和的3～5。4.根据权利要求1所述的一种高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述的步骤a)中，季戊四醇选自含量为95%，细度为200目的工业产品，季戊四醇所占的重量份数为聚氨酯组合物A和聚氨酯组合物B重量总和的3～5。5.根据权利要求1所述的一种高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述的步骤a)中，膨胀石墨选自粒度为32目，含水率为1%，初始膨胀温度为200℃，膨胀倍率为200ml/g的工业产品，膨胀石墨所占的重量份数为聚氨酯组合物A和聚氨酯组合物B重量总和的9～13。6.根据权利要求1所述的一种高阻燃抑烟型硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述的步骤a)中，抑烟...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡胜利，马六甲，谢浩，
申请(专利权)人：公安部天津消防研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12