一种改性聚氨酯发泡材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种改性聚氨酯发泡材料及其制备方法和应用，属于聚氨酯材料技术领域。本发明专利技术提供的改性聚氨酯发泡材料，由包括质量份数的组分制备得到：聚多元醇100～140份；多异氰酸酯200～240份；阻燃剂6～18份；增强剂7～18份；发泡剂9～15份；表面活性剂1.8～2.2份；催化剂3～4份。本发明专利技术以聚多元醇和多异氰酸酯为主体，配合使用阻燃剂和增强剂，在发泡剂、表面活性剂和催化剂的共同作用下，得到的改性聚氨酯发泡材料既保留了聚氨酯泡沫塑料孔隙率高、密度低、透气、保温和体积大的优点，而且力学性能、阻燃性能和粘结性能优异。

A modified polyurethane foam material and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种改性聚氨酯发泡材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及聚氨酯材料
，具体涉及一种改性聚氨酯发泡材料及其制备方法和应用。
技术介绍
硬质聚氨酯泡沫力学性能优异，密度小、质量轻，并具有良好的多孔结构，且制备方便。传统的聚氨酯泡沫是以氯氟烃化合物(CFCs)作为发泡剂进行发泡反应，然而CFCs会严重破坏地球臭氧层结构，导致温室效应，破坏人类的生存环境，已被世界各地所禁止。同时，聚氨酯泡沫材料的大量使用对日益枯竭的石油资源消耗极大，且废弃后因不能降解而引起“白色污染”。传统的硬质聚氨酯泡沫的结构主要由碳氢链段构成，因此极易燃烧，其极限氧指数(LOI)仅为18.1％，并且在燃烧过程中释放大量黑烟，为消防安全带来极大隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改性聚氨酯发泡材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的改性聚氨酯发泡材料阻燃性能和力学性能优异。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种改性聚氨酯发泡材料，由包括以下质量份数的组分制备得到：聚多元醇100～140份；多异氰酸酯200～240份；阻燃剂6～18份；增强剂7～18份；发泡剂9～15份；表面活性剂1.8～2.2份；催化剂3～4份。优选的，所述聚多元醇包括聚醚多元醇或聚酯多元醇；所述多异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。优选的，所述阻燃剂包括杂化硅、三(2-氯乙基)磷酸酯、三聚氰胺、氢氧化铝和硼酸盐中的一种或几种；所述增强剂包括木质素、碳酸钙、中空玻璃微珠和碳纤维中的一种或几种；所述表面活性剂包括二甲基硅油、聚硅氧烷、环氧大豆油和乙烯基硅油中的一种或几种。优选的，所述催化剂为有机金属类催化剂和叔胺类催化剂。优选的，所述发泡剂包括化学发泡剂和物理发泡剂；所述化学发泡剂包括水、偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸异丙酯或4,4'-氧代双苯磺酰肼；所述物理发泡剂包括二氯甲烷、正己烷、石油醚、液体二氧化碳和三氯氟甲烷中的一种或几种。本专利技术提供了上述技术方案所述改性聚氨酯发泡材料的制备方法，包括以下步骤：将聚多元醇、增强剂、阻燃剂、发泡剂、表面活性剂、催化剂、多异氰酸酯混合，依次进行发泡、养护和固化，得到改性聚氨酯发泡材料。优选的，所述发泡的温度为0～30℃，时间为10～30min。优选的，所述养护的温度为40～70℃，时间为2～20h。优选的，所述固化的温度为5～40℃，时间为2～30h。本专利技术提供还了上述技术方案所述改性聚氨酯发泡材料或上述技术方案所述制备方法制备的改性聚氨酯发泡材料在保温材料中的应用。本专利技术提供了一种改性聚氨酯发泡材料，由包括质量份数的组分制备得到：聚多元醇100～140份；多异氰酸酯200～240份；阻燃剂6～18份；增强剂7～18份；发泡剂9～15份；表面活性剂1.8～2.2份；催化剂3～4份。本专利技术以聚多元醇和多异氰酸酯为改性聚氨酯发泡材料的骨架材料，配合使用阻燃剂和增强剂，在发泡剂、表面活性剂和催化剂的共同作用下，得到的改性聚氨酯发泡材料既保留了聚氨酯泡沫塑料多孔、密度低、透气、保温和体积大的优点，同时保留了异氰酸酯和多元醇的优异性能，对玻璃、金属、塑料、木材、钢材等多种基材都有良好的粘结性能，这是其他种类的发泡材料所不具有的优点；而且力学性能和阻燃性能优异。如实施例结果所示，本专利技术提供的改性聚氨酯发泡材料的拉伸强度高达1.21MPa。本专利技术提供的制备方法，操作简单，适宜工业化生产。具体实施方式本专利技术提供了一种改性聚氨酯发泡材料，由包括以下质量份数的组分制备得到：聚多元醇100～140份；多异氰酸酯200～240份；阻燃剂6～18份；增强剂7～18份；发泡剂9～15份；表面活性剂1.8～2.2份；催化剂3～4份。在本专利技术中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。在本专利技术中，按重量份数计，制备所述改性聚氨酯发泡材料的原料包括聚多元醇100～140份，优选为110～130份，更优选为120份。在本专利技术中，所述聚多元醇优选包括聚醚多元醇或聚酯多元醇。在本专利技术中，所述聚醚型多元醇优选包括聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇和聚醚多元醇4110b中的一种或几种。在本专利技术中，所述聚酯型多元醇优选由含羧基原料和多元醇原料酯化反应得到；所述含羧基原料优选包括二元酸、酸酐或酯；所述二元酸优选包括苯二甲酸、苯二甲酸酐或苯二甲酸酯、己二酸、卤代苯二甲酸；所述多元醇优选包括乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、三羟甲基丙烷和季戊四醇中的一种或几种。在本专利技术中，以所述聚多元醇的重量份数为基准，制备所述改性聚氨酯发泡材料的原料包括多异氰酸酯200～240份，优选为210～230份，更优选为220份。在本专利技术中，所述多异氰酸酯优选包括二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。在本专利技术中，所述聚多元醇和多异氰酸酯构成制备改性聚氨酯发泡材料的骨架材料，两者的用量比例对于改性聚氨酯发泡材料的性能影响很大，当所述聚多元醇的用量过多时易造成改性聚氨酯发泡材料开裂或塌泡；用量过少则导致改性聚氨酯发泡材料偏硬、弹性降低，手感不好；当所述多异氰酸酯的用量过多会导致改性聚氨酯发泡材料形成大孔和闭孔、硬度增加、熟化时间长引起烧心等；用量过少则导致改性聚氨酯发泡材料泡沫裂纹、回弹性差、强度差、压缩永久变形增大等；本专利技术将所述聚多元醇和多异氰酸酯的用量控制在上述范围内(聚多元醇100～140份，多异氰酸酯200～240份)，能够提高改性聚氨酯发泡材料的发泡性能、力学性能和粘结性能。在本专利技术中，所述聚多元醇和多异氰酸酯构成改性聚氨酯发泡材料的骨架。一般来说，多异氰酸酯或其衍生物百分含量越高，胶粘层的表面张力越大，能与金属等基材很好地匹配，粘接强度一般较高，但若NCO含量过高，导致硬段含量太高，由于极性基团含量太多会约束聚合物链段的活动和扩散能力，反而导致粘接强度下降；本专利技术将两者的质量比控制在上述范围内，能够保证异氰酸酯与羟基的摩尔比，即异氰酸酯指数R＝n-NCO/n-OH在1.2～1.8范围内，提高聚氨酯发泡材料的粘接性能，在其他原料的共同作用下得到的改性聚氨酯发泡材料玻璃、金属、塑料、木材、钢材等多种基材都有良好的连接性。在本专利技术中，以所述聚多元醇的重量份数为基准，制备所述改性聚氨酯发泡材料的原料包括阻燃剂6～18份，优选为8～16份，更优选为10～12份。在本专利技术中，所述阻燃剂优选包括杂化硅、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、三聚氰胺和氢氧化铝、硼酸盐中的一种或几种，更优选为杂化硅、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、三聚氰胺、氢氧化铝或硼酸盐，最优选为杂化硅。在本专利技术中，所述阻燃剂的用量过多会导致改性聚氨酯发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性聚氨酯发泡材料，其特征在于，由包括以下质量份数的组分制备得到：/n聚多元醇100～140份；/n多异氰酸酯200～240份；/n阻燃剂6～18份；/n增强剂7～18份；/n发泡剂9～15份；/n表面活性剂1.8～2.2份；/n催化剂3～4份。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性聚氨酯发泡材料，其特征在于，由包括以下质量份数的组分制备得到：
聚多元醇100～140份；
多异氰酸酯200～240份；
阻燃剂6～18份；
增强剂7～18份；
发泡剂9～15份；
表面活性剂1.8～2.2份；
催化剂3～4份。


2.根据权利要求1所述的改性聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述聚多元醇包括聚醚多元醇或聚酯多元醇；
所述多异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。


3.根据权利要求1所述的改性聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述阻燃剂包括杂化硅、三(2-氯乙基)磷酸酯、三聚氰胺、氢氧化铝和硼酸盐中的一种或几种；
所述增强剂包括木质素、碳酸钙、中空玻璃微珠和碳纤维中的一种或几种；
所述表面活性剂包括二甲基硅油、聚硅氧烷、环氧大豆油和乙烯基硅油中的一种或几种。


4.根据权利要求1所述的改性聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述催化剂为有机金属类催化剂和叔胺类催化剂。


5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜贵全，庞久寅，庞绪富，
申请(专利权)人：北华大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22