一种阻燃聚氨酯泡沫及其制备方法技术

本案涉及一种阻燃聚氨酯泡沫及其制备方法，制备过程中包括如下重量份的原料：100份多元醇组合物、100～120份异氰酸酯、0.3～1份催化剂、10～40份有机硅表面活性剂以及5～20份阻燃剂；其中，所述有机硅表面活性剂的结构式如下本案制得的有机硅表面活性剂在聚氨酯泡沫中，可以有效降低泡沫密度，提高透气性，保持泡沫的稳定性；同时与阻燃剂起到协同作用，提高阻燃剂在聚氨酯体系中的相容性，从而使得聚氨酯泡沫在具备阻燃性的同时保持良好的力学性能。燃性的同时保持良好的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃聚氨酯泡沫及其制备方法


[0001]本专利技术涉及聚氨酯泡沫领域，具体地，本专利技术涉及一种阻燃聚氨酯泡沫及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯泡沫塑料重量轻，但具有优良的力学性能和耐化学腐蚀性能，被广泛应用于建筑保温材料。但是聚氨酯泡沫的极限氧指数低，也存在着易燃烧的缺陷，燃烧过程还会释放有毒气体。因此，研发出阻燃型聚氨酯泡沫在实际应用中至关重要。通过添加阻燃剂是最简单的制备阻燃聚氨酯泡沫的方法，然而，添加型阻燃剂可能存在相容性差的问题，虽然提高了聚氨酯泡沫的阻燃性能，但对于泡沫塑料的力学性能却有不利影响。
[0003]此外，在聚氨酯泡沫的制备过程中，有机硅稳泡剂也是其中重要的一环。有机硅稳泡剂可以促进泡沫的成核和稳定，控制泡孔结构、密度和闭孔率等。大分子的有机硅表面活性剂相较于小分子有机硅表面活性剂，因其含有长的硅氧链，具有良好的柔顺性，使得表面活性更高，并且具有超铺展性，应用更为广泛，但分散性相对较弱。此外，较高分子量的有机硅表面活性剂在聚氨酯泡沫中易导致泡沫密度过大，使泡沫不稳定。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的不足之处，本专利技术旨在通过对其中有机硅稳泡剂的改性，来提高阻燃剂在聚氨酯体系中的相容性，从而在赋予聚氨酯泡沫阻燃性的同时保证材料的力学性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种阻燃聚氨酯泡沫，包括如下重量份的原料：100份多元醇组合物、100～120份异氰酸酯、0.3～1份催化剂、10～40份有机硅表面活性剂以及5～20份阻燃剂；
[0007]其中，所述有机硅表面活性剂的结构式如下
[0008][0009]进一步地，所述多元醇组合物包括50～70％的聚醚多元醇和30～50％的聚酯多元醇；所述聚醚多元醇选自聚四氢呋喃多元醇、聚氧化丙烯多元醇、聚丙二醇、聚乙二醇中的
至少两种；所述聚酯多元醇选自聚碳酸酯多元醇、聚己二酸
‑
1,4
‑
丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己内酯二醇的至少一种；多元醇的分子量优选为1000或2000。
[0010]进一步地，所述阻燃剂选自磷酸三乙酯、甲基磷酸二甲酯、三(2
‑
氯丙级)磷酸脂、乙基磷酸二乙酯中的一种。
[0011]进一步地，所述催化剂为有机锡类催化剂或有机胺类催化剂。
[0012]进一步地，所述有机硅表面活性剂的制备方法如下：
[0013]S1：以聚乙二醇和α
‑
溴
‑
ε
‑
己内酯为原料，在辛酸亚锡的催化作用下开环聚合法，制得含末端羟基的嵌段共聚物；
[0014]S2：利用羧甲基纤维素的羧基与含末端羟基的嵌段共聚物通过酯化反应接枝，得到接枝改性纤维素，将得到的接枝改性纤维素溶解在三氯甲烷中备用；
[0015]S3：氯丙基三氯硅烷与三甲基氯硅烷在异丙醇作用下醇解反应制得氯丙基三
‑
(三甲基硅氧烷)硅烷；
[0016]S4：在反应瓶中加入二正丁胺和无水乙腈，加热至75～80℃，将氯丙基三
‑
(三甲基硅氧烷)硅烷溶解在乙醇中，之后缓慢滴加到反应瓶中，滴加完成后，加热回流24h，冷却后旋蒸除去溶剂，固体干燥；
[0017]S5：将步骤S4固体溶解在异丙醇中，升温至80℃，加入步骤S2的三氯甲烷溶液，加热回流36h，反应完成后冷却至室温，旋蒸除去溶剂，干燥；
[0018]S6：在反应瓶中加入步骤S5的固体和DMF搅拌使其溶解，之后将三乙胺、一氯磷酸二苯酯分别溶解在DMF中，先将三乙胺的DMF溶液滴加到反应瓶中，搅拌30min，之后将一氯磷酸二苯酯的DMF溶液滴加至反应瓶中，滴加完成后继续搅拌4h，过滤，取滤液旋蒸除去溶剂，干燥；即得。
[0019]进一步地，所述聚乙二醇的分子量为3500～5000，其与溴代己内酯的摩尔比为1:50～100。
[0020]进一步地，所述步骤S2中的具体制备过程如下：
[0021]将含末端羟基的嵌段共聚物溶解到DMF中，通入氮气鼓泡30min，氮气氛围下，加入DCC和接枝改性纤维素，搅拌至溶解完全；然后将DMPA溶解在DMF中并逐滴滴加至反应体系中，常温搅拌反应48h，用乙酸乙酯萃取，之后置于冰水中析出固体，用冰乙醇冲洗，干燥，得到接枝改性纤维素，将接枝改性纤维素溶解在三氯甲烷中备用。
[0022]进一步地，所述步骤S4中二正丁胺与氯丙基三
‑
(三甲基硅氧烷)硅烷的摩尔比为1:1～1.2。
[0023]本专利技术进一步提供一种如上所述的阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，在室温下，按照重量比，先将多元醇组合物、催化剂、有机硅表面活性剂和阻燃剂混合均匀，之后加入异氰酸酯，充分搅拌后，转移至模具中发泡、熟化、脱模，即得。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本案制得的有机硅表面活性剂在聚氨酯泡沫中，可以有效降低泡沫密度，提高透气性，保持泡沫的稳定性；同时与阻燃剂起到协同作用，提高阻燃剂在聚氨酯体系中的相容性，从而使得聚氨酯泡沫在具备阻燃性的同时保持良好的力学性能。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]实施例：
[0027]一种阻燃聚氨酯泡沫的制备方法：在室温下，按照重量比，先将多元醇组合物、催化剂、有机硅表面活性剂和阻燃剂混合均匀，之后加入异氰酸酯，充分搅拌后，转移至模具中发泡、熟化、脱模，即得。
[0028]其中，所述有机硅表面活性剂的制备过程如下：
[0029]S1、在反应瓶中加入聚乙二醇、α
‑
溴
‑
ε
‑
己内酯和辛酸亚锡，体系冷冻抽真空
‑
充氮气解冻循环三次，之后在氮气氛围下，于140℃反应24h，冷却后用THF稀释，在冷甲醇中沉淀，制得含末端羟基的嵌段共聚物；按照PEG
‑
3500:α
‑
溴
‑
ε
‑
己内酯摩尔比为1:50，制得PCL
‑
PEG(分子量8100)。
[0030]S2、将PCL
‑
PEG溶解到DMF中，通入氮气鼓泡30min，氮气氛围下，加入DCC和等质量的接枝改性纤维素，搅拌至溶解完全；然后将DMPA溶解在DMF中并逐滴滴加至反应体系中，常温搅拌反应48h，用乙酸乙酯萃取，之后置于冰水中析出固体，用冰乙醇冲洗，干燥，得到接枝改性纤维素CMF
‑
PCL
‑
PEG。
[0031]S3、氯丙基三
‑
(三甲基硅氧烷)硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃聚氨酯泡沫，其特征在于，包括如下重量份的原料：100份多元醇组合物、100～120份异氰酸酯、0.3～1份催化剂、10～40份有机硅表面活性剂以及5～20份阻燃剂；其中，所述有机硅表面活性剂的结构式如下2.如权利要求1所述的阻燃聚氨酯泡沫，其特征在于，所述多元醇组合物包括50～70％的聚醚多元醇和30～50％的聚酯多元醇；所述聚醚多元醇选自聚四氢呋喃多元醇、聚氧化丙烯多元醇、聚丙二醇、聚乙二醇中的至少两种；所述聚酯多元醇选自聚碳酸酯多元醇、聚己二酸
‑
1,4
‑
丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己内酯二醇的至少一种。3.如权利要求1所述的阻燃聚氨酯泡沫，其特征在于，所述阻燃剂选自磷酸三乙酯、甲基磷酸二甲酯、三(2
‑
氯丙级)磷酸脂、乙基磷酸二乙酯中的一种。4.如权利要求1所述的阻燃聚氨酯泡沫，其特征在于，所述催化剂为有机锡类催化剂或有机胺类催化剂。5.如权利要求1所述的阻燃聚氨酯泡沫，其特征在于，所述有机硅表面活性剂的制备方法如下：S1：以聚乙二醇和α
‑
溴
‑
ε
‑
己内酯为原料，在辛酸亚锡的催化作用下开环聚合法，制得含末端羟基的嵌段共聚物；S2：利用羧甲基纤维素的羧基与含末端羟基的嵌段共聚物通过酯化反应接枝，得到接枝改性纤维素，将得到的接枝改性纤维素溶解在三氯甲烷中备用；S3：氯丙基三氯硅烷与三甲基氯硅烷在异丙醇作用下醇解反应制得氯丙基三
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(三甲基硅氧烷)硅烷；S4：在反应瓶中加入二正丁胺和无水乙腈，加热至75～80℃，将氯丙基三
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈海燕，吴美妍，束影，姜晔，叶玥林，顾雨月，
申请(专利权)人：扬州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：