一种环保阻燃聚氨酯材料制造技术

本发明专利技术涉及一种环保阻燃聚氨酯材料，在制备过程中加入其重量3‑5.5%的环保阻燃剂。本申请中的阻燃剂经过配制，能显著的提升聚氨酯材料的耐高温性能及阻燃性能，同时，加入的阻燃剂无毒，安全环保。

An environmentally friendly flame retardant polyurethane material

The invention relates to an environmentally friendly flame retardant polyurethane material, in which an environmentally friendly flame retardant with a weight of 3 820.5% is added in the preparation process. The flame retardant in this application can remarkably improve the high temperature resistance and flame retardancy of polyurethane materials after preparation. At the same time, the flame retardant added is non-toxic, safe and environmentally friendly.

【技术实现步骤摘要】
一种环保阻燃聚氨酯材料
本专利技术属于环保高分子材料助剂领域，具体涉及一种环保阻燃聚氨酯材料。
技术介绍
聚氨酯，是在大分子主链中含有氨基甲酸酯基的聚合物称为聚氨基甲酸酯，聚氨酯分为聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯两大类。聚氨酯具有很多优异的性能，所以其具有广泛的用途。聚氨酯弹性体应用于鞋材、服装、管材、薄膜和片材、线缆、汽车、建筑、医药卫生、国防及运动休闲等许多领域。聚氨酯的长期使用温度在80℃以下，在120℃下只能短时间使用，但是，在机械等一些特殊的部件上使用，往往会严重影响使用的性能，而且会大大缩短聚氨酯材料的使用周期。同时，聚氨酯材料易燃，在燃烧过程中往往会产生有毒气体，造成聚氨酯的安全性下降，尤其在建筑领域中，提高聚氨酯的阻燃性能可以明显提升聚氨酯的使用范围，提升使用过程中的安全性。现在市场上也存在多种聚氨酯阻燃剂，但是，为了达到所需的阻燃效果，使用量往往在10%以上，在提升聚氨酯材料阻燃性能的同时，会降低聚氨酯其他方面的性能，造成聚氨酯性能缺陷，有些阻燃剂在高温燃烧后也会出现有毒物质。
技术实现思路
为了解决现有的聚氨酯材料的耐高温、阻燃性能较差的缺陷，本申请提供一种环保阻燃聚氨酯材料，通过添加环保阻燃剂，通过对阻燃剂进行复配，可以提升阻燃效果，只需要较低的使用量就可以达到很好的阻燃效果，而且，在添加后不会造成聚氨酯材料性能的下降。本专利技术通过以下技术方案实现：一种环保阻燃聚氨酯材料，在制备过程中加入其重量4.5%的环保阻燃剂。所述环保阻燃剂的加入时机为预聚物制备时加入。所述环保阻燃剂由阻燃基体和助溶剂组成；阻燃基体按重量计由以下原料制成：氧化铝15-18份、膨润土12-15份、三聚磷酸铝4.5-6份、氢氧化镁1.2-1.5份；助溶剂按重量计由以下成分制成：1,2丙二醇2.6-3份、氧化石墨0.85-1份、十八烷基醇聚氧乙烯醚1-1.25份、硬脂酸镁0.6-0.8份；所述阻燃基体与助溶剂的重量比为15-18:1。所述氧化铝经过改性处理，具体处理步骤如下：（1）、将氧化铝进行研磨，过100目筛；（2）、将步骤（1）处理好的氧化铝使用处理液处理30-50min，处理过程中，使用超声波处理，然后过滤，回收处理液，其中，处理液按重量计由以下成分制成：质量分数为75%的乙醇溶液60-70份、聚乙二醇2003-5份、六偏磷酸钠0.8-1.2份；（3）、将步骤（2）处理好的氧化铝烘干，得到改性氧化铝。所述膨润土经过以下方法进行处理：（1）、将膨润土破碎，过80目筛，得到膨润土粉；（2）、将膨润土粉使用质量分数为4.5%的碳酸氢钠溶液浸泡处理15-30min，浸泡过程中，不断搅拌，然后过滤；（3）、将步骤（2）处理好的膨润土使用质量分数10%的盐酸溶液浸泡处理20-30min，浸泡过程中不断搅拌，然后过滤，使用去离子水洗涤，调节器PH至7-8.5；（4）、将步骤（3）处理好的膨润土粉在220-250℃下处理15-20min，然后在氮气保护下，以5℃/min的升温幅度升温至550-600℃，保温处理15-20min，然后以8-10℃/min的降温幅度降温至300-320℃，再自然冷却至常温，将膨润土使用处理剂B浸泡处理3-5min，浸泡过程中不断搅拌，使膨润土粉与处理剂B充分接触，所述处理剂B按重量计由以下原料制成：二羟甲基丁酸1-1.2份、氧化铈0.85-1份、二氧化钛3-4份、甘油5-8份、异氰酸酯2.2-2.5份、水25-30份；（5）、将步骤（4）处理好的膨润土粉烘干，得到处理后的膨润土。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或者两种的组合。阻燃剂制备方法包括以下步骤：（1）、称取相应量的氧化铝、膨润土使用搅拌机搅拌混合，在干燥的惰性气体保护下加热到420℃，然后逐渐升温至600℃，升温幅度为10℃/min，在600℃下处理30-45min，然后自然降温至常温；（2）、将步骤（1）处理好的原料与三聚磷酸铝、氢氧化镁按比例混合，将混合后的原料破碎，过120目筛，得到阻燃基体；（3）、取相应比例的1,2丙二醇、氧化石墨、十八烷基醇聚氧乙烯醚、硬脂酸镁混合，然后与步骤（2）得到的阻燃基体混合，使用超声波震荡处理30-60min，得到环保阻燃剂。本专利技术的有益效果：本专利技术的聚氨酯在合成过程中加入了环保阻燃剂，阻燃剂通过使用阻燃基体及助溶剂，使阻燃剂能够在聚氨酯制备时能够完全分散在聚氨酯体系中，本申请中以氧化铝、膨润土为主要的基体材料，本身虽然具有一定的防火性能，但是，在聚氨酯中添加不可避免地会出现分散不均、与聚氨酯材料相容性较差的缺陷，本申请在对原料处理时，对氧化铝和膨润土分别进行了改性处理，提升了氧化铝表面的活性，另一方面，在对膨润土处理时，使用碳酸氢钠溶液及盐酸处理，然后在高温下进行保温处理，可以使膨润土表面的吸附性能更强，而且使得膨润土的结构更稳定，而且保持了膨润土层状结构，使其在聚氨酯制备过程中可以更好地分散在聚氨酯体系中，同时，膨润土与氧化铝经过处理后，与氢氧化镁、三聚磷酸铝混合后添加到聚氨酯体系中阻燃性更好，而且改性处理过程中使用了聚氨酯合成过程中的单体成分，能进一步提升分散性能，使聚氨酯中硬段与软段分散均匀，膨润土中的硅-氧键能更大，稳定性更好，能显著提升聚氨酯的强度；还能使聚氨酯各处的性能均一，通过物理吸附与化学吸附结合的方式，提升连接键的稳定性；为了进一步提升阻燃基体的分散效果，只需要使用较少的阻燃剂就能够达到良好的阻燃效果，而且阻燃剂加入后还能够显著提升聚氨酯的力学性能；本申请在阻燃基体的基础上使用了助溶剂，助溶剂经过合理的配比，在显著提升阻燃基体分散效果的同时，在使用时不会对聚合物的聚合产生负面影响。本申请中的阻燃剂经过配制，能显著的提升聚氨酯材料的耐高温性能及阻燃性能，可以使聚氨酯材料在135℃连续使用200h，大大提升了聚氨酯应用的范围。附图说明图1为不同组别聚氨酯弹性体热分解曲线。具体实施方式实施例1一种环保阻燃聚氨酯材料，在制备过程中加入其重量4.5%的环保阻燃剂，该环保阻燃剂的加入时机为预聚物制备时加入。加入后使用高速搅拌机进行分散处理40min，然后进行后续处理；该环保阻燃剂，由阻燃基体和助溶剂组成；阻燃基体按重量计由以下原料制成：氧化铝16份、膨润土14份、三聚磷酸铝5份、氢氧化镁1.2份；助溶剂按重量计由以下成分制成：1,2丙二醇3份、氧化石墨0.9份、十八烷基醇聚氧乙烯醚1.2份、硬脂酸镁0.7份；所述阻燃基体和助溶剂的重量比为16:1。所述氧化铝经过改性处理，具体处理步骤如下：（1）、将氧化铝进行研磨，过100目筛；（2）、将步骤（1）处理好的氧化铝使用处理液处理40min，处理过程中，使用超声波处理，然后过滤，回收处理液，其中，处理液按重量计由以下成分制成：质量分数为75%的乙醇溶液65份、聚乙二醇2003.5份、六偏磷酸钠1份；（3）、将步骤（2）处理好的氧化铝烘干，得到改性氧化铝。所述膨润土经过以下方法进行处理：（1）、将膨润土破碎，过80目筛，得到膨润土粉；（2）、将膨润土粉使用质量分数为4.5%的碳酸氢钠溶液浸泡处理25min，浸泡过程中，不断搅拌，然后过滤；（3）、将步骤（2）处理好的膨润土使用质量分数10%的盐酸溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保阻燃聚氨酯材料，其特征在于，在制备过程中加入其重量3‑5.5% 的环保阻燃剂。

【技术特征摘要】
1.一种环保阻燃聚氨酯材料，其特征在于，在制备过程中加入其重量3-5.5%的环保阻燃剂。2.根据权利要求1所述的一种环保阻燃聚氨酯材料，其特征在于：所述环保阻燃剂的加入时机为预聚物制备时加入。3.根据权利要求1或2所述的一种环保阻燃聚氨酯材料，其特征在于，所述环保阻燃剂由阻燃基体和助溶剂组成；阻燃基体按重量计由以下原料制成：氧化铝15-18份、膨润土12-15份、三聚磷酸铝4.5-6份、氢氧化镁1.2-1.5份；助溶剂按重量计由以下成分制成：1,2丙二醇2.6-3份、氧化石墨0.85-1份、十八烷基醇聚氧乙烯醚1-1.25份、硬脂酸镁0.6-0.8份；所述阻燃基体与助溶剂的重量比为15-18:1。4.根据权利要求3所述的一种环保阻燃聚氨酯材料，其特征在于：所述氧化铝经过改性处理，具体处理步骤如下：（1）、将氧化铝进行研磨，过100目筛；（2）、将步骤（1）处理好的氧化铝使用处理液处理30-50min，处理过程中，使用超声波处理，然后过滤，回收处理液，其中，处理液按重量计由以下成分制成：质量分数为75%的乙醇溶液60-70份、聚乙二醇2003-5份、六偏磷酸钠0.8-1.2份；（3）、将步骤（2）处理好的氧化铝烘干，得到改性氧化铝。5.根据权利要求3所述的一种环保阻燃聚氨酯材料，其特征在于：所述膨润土经过以下方法进行处理：（1）、将膨润土破碎，过80目筛，得到膨润土粉；（2）、将膨润土粉使用质量分数为4.5%的碳酸氢钠溶液浸泡处理15-30min，浸泡过程中，不断搅拌，然后过滤；（3）、将步骤（2）处理好的膨润土使用质量分数10%的盐酸溶液浸泡处理20...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永，
申请(专利权)人：刘永，
类型：发明
国别省市：安徽,34