一种阻燃聚氨酯优力胶预聚体及其制备方法技术

本申请涉及聚氨酯制品技术领域，具体公开了一种阻燃聚氨酯优力胶预聚体及其制备方法。所述阻燃聚氨酯优力胶预聚体包括如下重量份的组分：异氰酸酯30

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃聚氨酯优力胶预聚体及其制备方法


[0001]本申请涉及聚氨酯制品
，更具体地说，它涉及一种阻燃聚氨酯优力胶预聚体及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯优力胶又称聚氨酯PU弹性体，是一种具有强度好，压缩变形小。介于塑料和橡胶之间的一种新型材料。聚氨酯优力胶兼具塑料的刚性与橡胶的弹性，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
[0003]相关技术中有一种阻燃聚氨酯优力胶预聚体，包括如下重量份的组分：异氰酸酯30
‑
50份，聚酯多元醇50
‑
70份，催化剂2.4
‑
2.8份，磷酸酯阻燃剂10
‑
14份，磷酸酯阻燃剂选用磷酸三甲苯酯、磷酸三异丙基苯酯、磷酸甲酚二苯酯中的至少一种。阻燃聚氨酯优力胶预聚体的制备方法如下：(1)将聚酯多元醇与催化剂混合，并在100
‑
150℃下对混合物进行预热，预热时维持真空度为
‑
0.08～
‑
0.1MPa，预热2
‑
3h后得到预热混合物；(2)向预热混合物中加入磷酸酯阻燃剂以及异氰酸酯并混合均匀，将反应体系的温度降至60
‑
80℃并继续反应2
‑
2.5h，得到阻燃聚氨酯优力胶预聚体。当阻燃聚氨酯优力胶预聚体受火焰灼烧时，磷酸酯阻燃剂转化为磷酸，磷酸对阻燃聚氨酯优力胶预聚体进行炭化，使阻燃聚氨酯优力胶预聚体的起火部位表面产生炭化膜，炭化膜将阻燃聚氨酯优力胶预聚体与空气隔离，起到了阻燃效果。
>[0004]针对上述中的相关技术，专利技术人认为，炭化膜虽然能够起到阻燃作用，但是炭化膜与阻燃聚氨酯优力胶预聚体的热膨胀系数不一致，当阻燃聚氨酯优力胶预聚体持续受到火焰灼烧时，炭化膜容易因发生变形而从阻燃聚氨酯优力胶预聚体表面脱落，容易导致阻燃聚氨酯优力胶预聚体的阻燃效果下降。

技术实现思路

[0005]相关技术中，当阻燃聚氨酯优力胶预聚体长时间受灼烧时，炭化膜容易脱落，影响阻燃聚氨酯优力胶预聚体的阻燃效果。为了改善这一缺陷，本申请提供一种阻燃聚氨酯优力胶预聚体及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种阻燃聚氨酯优力胶预聚体，采用如下的技术方案：一种阻燃聚氨酯优力胶预聚体，所述阻燃聚氨酯优力胶预聚体包括如下重量份的组分：异氰酸酯30
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50份，聚酯多元醇50
‑
70份，含磷纤维素纤维40
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60份，煤矸石微粉30
‑
50份，催化剂2.4
‑
2.8份，硅烷偶联剂4
‑
8份。
[0007]通过采用上述技术方案，与相关技术相比，本申请在异氰酸酯和聚酯多元醇反应生成的聚氨酯基体的基础上，添加量含磷纤维素纤维以及煤矸石微粉，并使用硅烷偶联剂对煤矸石微粉进行疏水改性，制得了阻燃聚氨酯优力胶预聚体。
[0008]煤矸石微粉由炭粒与硅酸盐颗粒组成，当阻燃聚氨酯优力胶预聚体预聚体受到灼烧时，聚氨酯基体表面的炭粒发生燃烧，燃烧过程消耗了氧气，燃烧产生的二氧化碳将外界
的氧气与聚氨酯基体隔离，减慢了火焰的蔓延速率。在炭粒发生燃烧的同时，含磷纤维素纤维靠近火焰的一端分解为纤维素残基与磷酸。磷酸具有强脱水性，磷酸同时对火焰灼烧处的聚氨酯基体以及纤维素残基进行脱水，最终在聚氨酯基体表面形成炭化膜。在纤维素残基发生炭化时，由于含磷纤维素纤维远离炭化膜的一端仍然保持完整，因此对炭化膜起到了锚固作用。煤矸石中的硅酸盐颗粒为炭化膜提供了大量附着位点，增大了炭化膜与聚氨酯基体之间的接触面积，从而减少了炭化膜脱落的可能，有助于改善阻燃聚氨酯优力胶预聚体的阻燃效果。
[0009]优选的，所述阻燃聚氨酯优力胶预聚体包括如下重量份的组分：异氰酸酯45
‑
55份，含磷纤维素纤维45
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55份，煤矸石微粉35
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45份，催化剂2.5
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2.7份，硅烷偶联剂5
‑
7份。
[0010]通过采用上述技术方案，优化了阻燃聚氨酯优力胶预聚体的配比，有助于改善阻燃聚氨酯优力胶预聚体的阻燃效果。
[0011]优选的，所述含磷纤维素纤维的制备方法包括以下步骤:(1)称取纤维素纤维以及三氯氧磷，将三氯氧磷和纤维素纤维溶于二氯甲烷中，并搅拌均匀，其中纤维素纤维与三氯氧磷的重量比为(2
‑
2.4)：1；(2)对二氯甲烷进行水浴加热，控制加热温度为32
‑
38℃，加热3
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5h后停止加热，蒸馏除去二氯甲烷，得到含磷纤维素纤维。
[0012]通过采用上述技术方案，三氯氧磷中的氯原子能够夺取纤维素纤维中的氢原子，并将磷原子接枝到纤维素纤维上，即可得到含磷纤维素纤维。
[0013]优选的，所述阻燃聚氨酯优力胶预聚体的配方中还包括重量份为18
‑
24份的微胶囊，所述微胶囊的配方中包括如下重量份的原料：过硫酸盐20
‑
40份，硬脂酸40
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60份，膨润土30
‑
50份，其中硬脂酸用于对过硫酸盐以及膨润土进行包覆。
[0014]通过采用上述技术方案，在制备阻燃聚氨酯优力胶预聚体时，微胶囊分散在聚氨酯基体中。当聚氨酯基体受到火焰灼烧时，硬脂酸受热熔化，并在熔化过程中吸收热量，减缓了聚氨酯基体的升温速度。硬脂酸熔化后，过硫酸盐扩散到微胶囊外，过硫酸盐中的过硫酸根受热活化，并分解产生硫酸根自由基，硫酸根自由基能够捕获火焰周围产生的高能自由基，从而减少了高能自由基对炭化膜造成损伤的可能，有助于改善阻燃聚氨酯优力胶预聚体的阻燃效果。
[0015]优选的，所述微胶囊的制备方法包括以下步骤：(1)将硬脂酸和无水乙醇混合，在50
‑
60℃下搅拌至硬脂酸溶解，得到基础液；(2)向基础液中添加过硫酸盐以及膨润土，超声分散10
‑
15min，然后对基础液进行降温，温度低于35℃后对基础液进行真空干燥，得到过硫酸盐微胶囊。
[0016]通过采用上述技术方案，首先以乙醇作溶剂对硬脂酸进行分散，然后以膨润土作为过硫酸盐的载体，再通过降温和干燥的方式使硬脂酸固化，即可实现对膨润土的包覆，从而制得了微胶囊。
[0017]优选的，所述膨润土的平均粒径为6
‑
10μm。
[0018]通过采用上述技术方案，当膨润土的平均粒径过小时，微胶囊在加工过程中容易发生破裂，造成过硫酸盐流失。当膨润土的平均粒径过大时，微胶囊在灼烧条件下释放过硫酸盐的速率较慢，影响过硫酸盐对高能自由基的捕获效果。当膨润土的平均粒径为16
‑
20μm时，过硫酸盐不容易流失，且微胶囊在灼烧条件下释放过硫酸盐较快，此时阻燃聚氨酯优力
胶预聚体的阻燃效果较好。
[0019]优选的，所述微胶囊的配方中还包括4
‑
8份包埋助剂，所述包埋助剂选用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃聚氨酯优力胶预聚体，其特征在于，所述阻燃聚氨酯优力胶预聚体包括如下重量份的组分：异氰酸酯30
‑
50份，聚酯多元醇50
‑
70份，含磷纤维素纤维40
‑
60份，煤矸石微粉30
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50份，催化剂2.4
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2.8份，硅烷偶联剂4
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8份。2.根据权利要求1所述的阻燃聚氨酯优力胶预聚体，其特征在于，所述阻燃聚氨酯优力胶预聚体包括如下重量份的组分：异氰酸酯45
‑
55份，含磷纤维素纤维45
‑
55份，煤矸石微粉35
‑
45份，催化剂2.5
‑
2.7份，硅烷偶联剂5
‑
7份。3.根据权利要求1所述的阻燃聚氨酯优力胶预聚体，其特征在于，所述含磷纤维素纤维的制备方法包括以下步骤:（1）称取纤维素纤维以及三氯氧磷，将三氯氧磷和纤维素纤维溶于二氯甲烷中，并搅拌均匀，其中纤维素纤维与三氯氧磷的重量比为（2
‑
2.4）：1；（2）对二氯甲烷进行水浴加热，控制加热温度为32
‑
38℃，加热3
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5h后停止加热，蒸馏除去二氯甲烷，得到含磷纤维素纤维。4.根据权利要求1所述的阻燃聚氨酯优力胶预聚体，其特征在于，所述阻燃聚氨酯优力胶预聚体的配方中还包括重量份为18
‑
24份的微胶囊，所述微胶囊的配方中包括如下重量份的原料：过硫酸盐20
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40份，硬脂酸40
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60份，膨润土30
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50份，其中硬脂酸用于对过硫酸盐以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：向欢，向敏，罗烈枝，方沙丽，张雪芬，
申请(专利权)人：深圳市力信陆南实业有限公司，
类型：发明
国别省市：