过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂和改性硬质聚氨酯泡沫复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及材料技术领域。本发明专利技术提供了一种过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂的制备方法，包括：将二氧化锰纳米片分散到去离子水中，随后引入掺杂物，并加入还原剂，经沉淀，离心，水洗，干燥，灼烧得到最终产物。改性硬质聚氨酯泡沫复合材料，包括上述抑烟减毒剂均匀分散在多异氰酸酯中，再与白料混合物发生聚合反应。本发明专利技术以二氧化锰纳米片为支撑材料，提供了更大的比表面积和更多的活性中心；其次，通过化学还原或溶剂热等方法，将具有催化活性的过渡金属氧化物纳米颗粒吸附在二氧化锰纳米片表面，发挥不同金属氧化物的催化减毒作用；将其引入硬质聚氨酯泡沫后，可以降低硬质聚氨酯泡沫体燃烧产生的有毒烟气，与纯样相比，改性硬质聚氨酯泡沫体燃烧产生的一氧化碳降低了75％～95％，烟颗粒降低了80％

【技术实现步骤摘要】
过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂和改性硬质聚氨酯泡沫复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及材料
，具体而言，涉及一种过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂和改性硬质聚氨酯泡沫复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着人们对节能环保的要求越来越高，现代建筑保温策略的发展受到了国际社会的广泛关注。在保温材料中，硬质聚氨酯泡沫材料(RPUF)由于其重量轻、耐溶剂、保温性能优异和加工性能出色等竞争优势，已得到越来越广泛的关注。
[0003]事实上，从1937年Otto Bayer发现异氰酸酯与多元醇的聚加成反应的起步阶段到2019年的6000亿美元硬质聚氨酯泡沫材料市场，只不过短短的几十年。然而，硬质聚氨酯泡沫制品都极易燃烧(氧指数仅有19％左右)，同时，其氨基甲酸酯结构在燃烧时会释放出大量的烟颗粒和一氧化碳、氰化氢、氮氧化物等有毒烟气，不仅损害了人们的呼吸系统，还影响了人们的视线，极大的降低了人们逃生的可能。
[0004]为了降低聚氨酯泡沫燃烧产生的烟颗粒和有毒气体，过渡金属氧化物常常被引入到聚合物基体中，可以促进燃烧过程中产生更致密的炭层，降低燃烧产生的有毒烟气。作为典型的过渡金属氧化物，二氧化锰凭借其较高的天然丰度，较低的成本，简单的制备方法以及独特的物理和化学特性而备受关注。目前，二氧化锰广泛应用于气体传感器、光电、催化等领域。在二氧化锰纳米片层表面掺杂过渡金属氧化物，可以发挥二氧化锰的片层阻隔的作用和过渡金属氧化物的催化减毒的作用。这种集凝聚相阻燃、片层阻隔、催化成炭和物理阻隔为一体的过渡金属氧化物掺杂二氧化锰阻燃抑烟硬质聚氨酯泡沫体至今未见报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供了一种过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂的制备方法，该方法简单易行，且环保。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供了一种过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂，该抑烟减毒剂的比表面积大、颗粒处于纳米范围并且分散均匀，可以促进硬质聚氨酯泡沫体在燃烧过程中产生更致密的炭层，降低燃烧产生的有毒烟气。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供了一种改性硬质聚氨酯泡沫复合材料，该复合材料在热解和燃烧过程中产生更少的烟颗粒和毒性气体，降低了材料的火灾危险性。
[0008]本专利技术的第四目的在于提供了一种改性硬质聚氨酯泡沫复合材料的制备方法，该制备方法简单易行，利于工业化大规模生产。
[0009]本专利技术是这样实现的：
[0010]一种过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂的制备方法，包括：
[0011]S1：将二氧化锰纳米片分散到去离子水中，随后引入掺杂物，并加入还原剂，经沉淀，离心，水洗，干燥，灼烧得到过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂。
[0012]一种过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂，由上述制备方法制成。
[0013]一种改性硬质聚氨酯泡沫复合材料，包括上述过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂。
[0014]一种上述改性硬质聚氨酯泡沫复合材料的制备方法，包括：
[0015]W1：将多元醇、锡类催化剂、胺类催化剂、去离子水、硅油、三乙醇胺和可膨胀型石墨混合获得白料混合物。
[0016]W2：将过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂均匀分散在多异氰酸酯中，随后加入到白料混合物中，搅拌均匀后发泡，待发泡后，熟化，即得改性硬质聚氨酯泡沫复合材料。
[0017]本专利技术提供的一种过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂、改性硬质聚氨酯泡沫复合材料及其制备方法的有益效果是：
[0018]本专利技术制备的过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂，以二氧化锰纳米片为支撑材料，提供了更大的比表面积和更多的活性中心；其次，通过化学还原或溶剂热等方法，将具有催化活性的过渡金属氧化物纳米颗粒吸附在二氧化锰纳米片表面，发挥不同金属氧化物的催化减毒作用；将其引入硬质聚氨酯泡沫后，可以促进硬质聚氨酯泡沫体在燃烧过程中产生更致密的炭层，降低燃烧产生的有毒烟气，降低了材料的火灾危险性。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例制备的四氧化三钴掺杂二氧化锰抑烟减毒剂的制备流程图；
[0021]图2为本专利技术实施例1制备的四氧化三钴掺杂二氧化锰抑烟减毒剂的透射电镜图；
[0022]图3为本专利技术实施例1制备的改性硬质聚氨酯泡沫复合材料的热重分析图。
[0023]图4为本专利技术实施例1制备的改性硬质聚氨酯泡沫复合材料的通过稳态管式炉获得的CO释放图。
[0024]图5为本专利技术实施例1制备的改性硬质聚氨酯泡沫复合材料的通过稳态管式炉获得的烟气释放图。
[0025]图6为本专利技术实施例2制备的二氧化锡掺杂二氧化锰抑烟减毒剂的傅里叶红外光谱图。
[0026]图7为本专利技术实施例2制备的改性硬质聚氨酯泡沫复合材料的热释放速率图。
[0027]图8为本专利技术实施例2制备的改性硬质聚氨酯泡沫复合材料的总热释放量图。
[0028]图9本专利技术实施例3制备的改性硬质聚氨酯泡沫复合材料的通过锥形量热仪获得的烟气释放图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建
议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0030]如图1所示，本专利技术提出了一种过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂的制备方法，包括：
[0031]S1：将二氧化锰纳米片分散到去离子水中，搅拌，随后引入掺杂物，并加入还原剂，将沉淀离心，水洗，干燥，灼烧得到过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂。
[0032]首先，以二氧化锰纳米片为支撑材料，提供了更大的比表面积和更多的活性中心；其次，通过化学还原或溶剂热等方法，将具有催化活性的过渡金属氧化物纳米颗粒吸附在二氧化锰纳米片表面，发挥不同金属氧化物的催化减毒作用；同时过渡金属氧化物的颗粒尺寸在纳米范围内且分布均匀；将其引入硬质聚氨酯泡沫后，可以促进硬质聚氨酯泡沫体在燃烧过程中产生更致密的炭层，降低燃烧产生的有毒烟气。
[0033]优选地，S1之前，还包括制备二氧化锰纳米片：将高锰酸钾完全溶于去离子水中，继续加入乙酸乙酯，直至溶液呈深紫色，回流反应后，经冷却、离心、洗涤、干燥。利用该方法可以制备性质更加稳定的二氧化锰纳米片。
[0034]优选地，S1中，掺杂物为氯化锡、氯化锑、氯化铟、氯化亚钯、异丙氧基钛、氯化锌、氯化铁、醋酸钴或硫酸锌。
[0035]优选地，S1中，还原剂为氨水、水合肼、二甲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂的制备方法，其特征在于，包括：S1：将二氧化锰纳米片分散到去离子水中，搅拌，随后引入掺杂物，并加入还原剂，经沉淀，离心，水洗，干燥，灼烧得到过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂。2.根据权利要求1所述的过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂的制备方法，其特征在于，在S1之前，还包括制备所述二氧化锰纳米片：将高锰酸钾完全溶于去离子水中，加入乙酸乙酯，回流反应后，冷却、离心、洗涤、干燥。3.根据权利要求1或2所述的过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂的制备方法，其特征在于，在S1中，所述掺杂物为氯化锡、氯化锑、氯化铟、氯化亚钯、异丙氧基钛、氯化锌、氯化铁、醋酸钴或硫酸锌。4.根据权利要求1所述的过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂的制备方法，其特征在于，在S1中，所述还原剂为氨水、水合肼、二甲基肼、氢碘酸、硼氢化钠或氢化铝锂；所述还原剂与所述二氧化锰的质量比为15:1～0.5:1。5.一种过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂，其特征在于，由权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法制成。6.一种改性硬质聚氨酯泡沫复合材料，其特征在于，包括如权利要求5所述的过渡金属氧化物掺杂二氧化锰抑烟减毒剂。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁尧，刘跃军，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：