本发明专利技术涉及一种抑烟剂、阻燃和抑烟硬质聚氨酯泡沫的制备，属于阻燃材料技术领域。将多元醇、扩链剂、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、反应型阻燃剂及抑烟剂混匀，得到醇体系；向醇体系中加入异氰酸酯，然后进行加热，即得到硬质聚氨酯泡沫。抑烟剂的制备将碳材料加入到有机溶剂中，再加入硝酸铜和硝酸钴，然后再加入有机配体，得到双金属的金属有机框架，双金属的金属有机框架缠绕在碳材料上；过滤除去溶剂，干燥后得到双金属有机骨架与碳材料的复合物，再进行煅烧，即得到所述抑烟剂。本发明专利技术制备得到的材料密度低、导热率低、力学性能好、耐高温性能好以及抑烟性能好。能好以及抑烟性能好。能好以及抑烟性能好。
【技术实现步骤摘要】
一种抑烟剂、阻燃和抑烟硬质聚氨酯泡沫的制备
[0001]本专利技术涉及阻燃材料
，更具体地，涉及一种抑烟剂、阻燃和抑烟硬质聚氨酯泡沫的制备，尤其涉及植物油制备阻燃和抑烟硬质聚氨酯泡沫的制备方法。
技术介绍
[0002]随着城市化进程的加快，高层建筑物林立，具有保温功能的硬质聚氨酯泡沫被广泛用于建筑的墙体外层和用作内部墙体。然而，硬质聚氨酯泡沫因具有氨基甲酸酯键和多孔的特性而极易被点燃，并且释放大量热量、浓烟和有毒有害气体，影响人们的逃生，严重威胁人们的生命财产安全。而且，传统的硬质聚氨酯泡沫多来源化石原料，在化石能源日益匮乏且环保要求日益强烈的今天，这显然不利于人类的可持续发展。地球上的生物质资源丰富，来源广泛。作为重要的生物质能源的植物油产量高，替代化石原料做硬质聚氨酯泡沫技术门槛低。因此，以植物油为原料，同时添加阻燃剂和抑烟剂制备的硬质聚氨酯泡沫是传统硬质聚氨酯泡沫的有效代替。
技术实现思路
[0003]本专利技术的主要目的是利用资源丰富的多元醇，如改性蓖麻油多元醇，或者化石原料基的多元醇，起到缓解能源危机，减少环境污染，同时提升硬质聚氨酯泡沫作为建筑物保温层的火安全和烟安全，保护人们的生命财产安全。本专利技术提供了一种生物基阻燃和抑烟硬质聚氨酯泡沫的制备方法，使用多元醇，如改性蓖麻油多元醇，与聚合异氰酸酯在扩链剂、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂、抑烟剂共同作用下制备密度低、导热率低、力学性能好、耐高温性能好、抑烟性能好的阻燃材料。本研究采用醇体系和异氰酸酯体系进行自由发泡的方法，此方法用时短、成本低、技术成熟、效果好。
[0004]根据本专利技术第一方面，提供了一种抑烟剂的制备方法，包括以下步骤：
[0005](1)将碳材料加入到有机溶剂中，所述碳材料为碳纳米管或石墨烯，充分混匀后，再加入硝酸铜和硝酸钴，然后再加入有机配体；所述有机配体与金属离子反应，得到双金属的金属有机框架，所述双金属的金属有机框架缠绕在碳材料上；
[0006](2)过滤除去溶剂，然后进行干燥，得到双金属有机骨架与碳材料的复合物，将该复合物进行煅烧，即得到所述抑烟剂。
[0007]优选地，所述煅烧的温度为450℃
‑
650℃，煅烧的时间为30min
‑
240 min。
[0008]优选地，所述有机配体为2
‑
甲基咪唑、2
‑
(2
‑
吡啶基)咪唑或2
‑
(2
‑
吡啶基) 苯并咪唑。
[0009]根据本专利技术另一方面，提供了任一项所述方法制备得到的抑烟剂。
[0010]根据本专利技术另一方面，提供了一种阻燃和抑烟硬质聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)将多元醇、扩链剂、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、反应型阻燃剂以及所述的抑烟剂混匀，得到醇体系；
[0012](2)向步骤(1)得到的醇体系中加入异氰酸酯，所述异氰酸酯中的异氰酸根与醇体系中的羟基反应得到氨基甲酸酯键；然后进行加热，即得到硬质聚氨酯泡沫。
[0013]优选地，所述多元醇为生物基多元醇或化石原料基多元醇。
[0014]优选地，所述生物基多元醇为植物油基多元醇或木质素多元醇；
[0015]优选地，所述植物油基多元醇为蓖麻油多元醇、乌桕籽油多元醇或桐油多元醇。
[0016]优选地，所述扩链剂为聚乙二醇200或聚乙二醇400，所述催化剂为二甲基乙二醇胺、三亚乙基二胺、三乙胺、辛酸亚锡、2,4,6
‑
三(二甲胺基甲基)苯酚或二月桂酸二丁基锡等，所述发泡剂为水，所述泡沫稳定剂为硅油，所述反应型阻燃剂为含磷含氮的反应型阻燃剂。
[0017]优选地，所述扩链剂的用量为多元醇质量的10
‑
50wt％，所述催化剂用量为多元醇质量的1
‑
5wt％，所述发泡剂用量为多元醇质量的1
‑
5wt％，所述泡沫稳定剂为多元醇质量的1
‑
3wt％，所述阻燃剂用量为多元醇质量的 10
‑
150wt％，所述抑烟剂用量为多元醇质量的5
‑
15wt％。
[0018]优选地，所述异氰酸酯为聚合二苯基甲烷二异氰酸酯；
[0019]优选地，所述醇体系中的羟基与异氰酸酯含有的异氰酸的物质的量之比为1:(1
‑
1.3)。
[0020]根据本专利技术另一方面，提供了任一项所述方法制备得到的阻燃和抑烟硬质聚氨酯泡沫。
[0021]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
[0022](1)本专利技术中抑烟剂在硬质聚氨酯泡沫发泡过程中起到催化成核的作用，因此所得泡沫的泡孔较细小，细小的泡孔导致硬质聚氨酯泡沫拥有优异的抗压强度，最高抗压强度可达486kPa，远高于GB T 21558
‑
2008中建筑保温用硬质聚氨酯泡沫塑料的压缩强度(≥180kPa)标准。
[0023](2)本专利技术中抑烟剂与阻燃剂的同时使用促进硬质聚氨酯泡沫在燃烧时形成膨胀且致密的炭层，阻碍内部泡沫与热量、氧气的交换，延缓内部泡沫的燃烧，进而减少飞灰的产生，起到抑烟的作用；同时抑烟剂中的煅烧后的双金属有机框架结构主要成为四氧化三钴和氧化铜，促进有毒性的一氧化碳转化为无毒的二氧化碳，降低人们的中毒风险。
[0024](3)本专利技术中优选地，抑烟剂中的多壁碳纳米管和煅烧后的金属有机框架结构耐高温性能优异，提升了硬质聚氨酯泡沫的热稳定性，使硬质聚氨酯泡沫在近200℃下可长期使用，不发生分解，拓宽了硬质聚氨酯泡沫的应用领域。
附图说明
[0025]图1是MOF/MWCNTs的FT
‑
IR(a)和XRD(b)曲线。
[0026]图2是MOF/MWCNTs的XPS曲线。
[0027]图3是MOF/MWCNTs的FSEM图。
[0028]图4是MOF/MWCNTs的TEM图。
[0029]图5是MOF/MWCNTs的氮气和空气下的TGA(a)、氮气下的DTG(b) 曲线和空气下的DTG(c)曲线。
[0030]图6是抑烟剂的FT
‑
IR(a)、XRD(b)和Raman曲线(c)。
[0031]图7是抑烟剂的XPS曲线。
[0032]图8是抑烟剂的FSEM图。
[0033]图9是抑烟剂的TEM图(a，b)、SAED图(c)、HRTEM图(d)。
[0034]图10是抑烟剂的TGA(a)和DTG(b)曲线。
[0035]图11是RPUFs的FSEM图(neat RPUF(a)、RPUF
‑
MOF/MWCNTs 1(b)、 RPUF
‑
MOF/MWCNTs 2(c)、RPUF
‑
MOF/MWCNTs 3(d)、RPUF
‑
T(e)本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种抑烟剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将碳材料加入到有机溶剂中，所述碳材料为碳纳米管或石墨烯，充分混匀后，再加入硝酸铜和硝酸钴，然后再加入有机配体；所述有机配体与金属离子反应，得到双金属的金属有机框架，所述双金属的金属有机框架缠绕在碳材料上；(2)过滤除去溶剂，然后进行干燥，得到双金属有机骨架与碳材料的复合物，将该复合物进行煅烧，即得到所述抑烟剂。2.如权利要求1所述抑烟剂的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为450℃
‑
650℃，煅烧的时间为30min
‑
240min。3.如权利要求1或2所述抑烟剂的制备方法，其特征在于，所述有机配体为2
‑
甲基咪唑、2
‑
(2
‑
吡啶基)咪唑或2
‑
(2
‑
吡啶基)苯并咪唑。4.如权利要求1
‑
3任一项所述方法制备得到的抑烟剂。5.一种阻燃和抑烟硬质聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将多元醇、扩链剂、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、反应型阻燃剂以及权利要求4所述的抑烟剂混匀，得到醇体系；(2)向步骤(1)得到的醇体系中加入异氰酸酯，所述异氰酸酯中的异氰酸根与醇体系中的羟基反应得到氨基甲酸酯键；然后进行加热，即得到硬质聚氨酯泡沫。6.如权利要求5所述的阻燃和抑烟硬质聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，所述多元醇为生物基多元醇或化...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫云君，薄广旭，代姝函，许小玲，田小可，苏行健，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。