硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料及其制备方法，属于材料技术领域，所述制备方法是取聚醚多元醇与耐低温硅橡胶混合，升温后超声分散，然后边自然降温边加入改性凹凸棒土、高岭土、发泡剂、增塑剂、扩链剂、聚磷酸铵、抗氧剂DNP和抗紫外线剂混匀，经发泡、熟化、固化，制得所述硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料；其中所述发泡剂是利用常压气凝胶粉体和超临界气凝胶粉体制成。本发明专利技术利用不同粒径、比表面积和介孔结构的常压气凝胶粉体和超临界气凝胶粉体共同作为二氧化硅气凝胶，添加至硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料中，以改变硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料的结构和性能，从而提高其韧性、抗拉伸性及阻燃性，防止其断裂。防止其断裂。

【技术实现步骤摘要】
硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种发泡材料的制备，尤其涉及一种硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]硬泡聚氨酯发泡材料具有结构可设计等优点，广泛运用于各个场合。为了改善硬泡聚氨酯发泡材料的泡孔结构，提高其力学、隔热、阻燃等性能，常常将聚氨酯与各种无机填料复合，制备硬泡聚氨酯发泡材料。气溶胶二氧化硅可以通过气相法、溶胶
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凝胶法等手段大量制备，且粒径大、范围可调，可以利用其表面氢键进行表面改性。研究发现，将气溶胶二氧化硅加至聚氨酯发泡材料中，能够明显增强聚氨酯发泡材料的韧性、阻燃性和抗拉伸性。但在制备硬泡聚氨酯发泡材料过程中，由于气溶胶二氧化硅粒子粒径较小，分散较为困难，制成的聚氨酯发泡材料均一性较差，易发生断裂。同时，由于不同制备方法获得的气凝胶二氧化硅的均一性、比表面积及介孔结构等存在明显不同，这也导致其自身的结构对聚氨酯发泡材料的结构和性能产生不同程度的影响。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提供一种硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料及其制备方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0005]一种硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料，以重量份数计，制成所述硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料的原料包括：
[0006]聚醚多元醇60～70份、耐低温硅橡胶8～12份、改性凹凸棒土8～12份、高岭土8～10份、发泡剂1～3份、增塑剂2～4份、扩链剂5～7份、聚磷酸铵3～5份、抗氧化剂DNP 1～3份、苯并三唑类紫外线吸收剂1～3份；
[0007]所述的扩链剂为1,4
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丁二醇和/或1,6
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己二醇；
[0008]增塑剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯中的至少一种；
[0009]所述发泡剂的制备过程包括以下步骤：
[0010]取重量比为4～5：1的常压气凝胶粉体和超临界气凝胶粉体共同作为二氧化硅气凝胶，混匀后，加入少量水均质，得气凝胶混合物；
[0011]取重量比为2～2.5：1的聚乙二醇400和吐温
‑
40作为助剂加至水中，均质，得助剂混合物；
[0012]取重量比为2：0.75～1：0.75～1的气凝胶混合物、助剂混合物和聚二甲基硅油加至环戊烷中，高速研磨分散，即得所述发泡剂；
[0013]所述气凝胶混合物与环戊烷的重量比为2：5～6。
[0014]进一步的，所述常压气凝胶粉体是取硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷及甲基三甲氧基硅烷作为硅源，与乙醇及水混匀后，先滴加乙酸，再滴加盐酸调节pH值至2.5～3.0，进行水解反应，然后滴加氨水调节pH值至7.6～7.8，进行凝胶缩聚反应，所得二氧化硅凝胶置
于无水乙醇中，进行第一次老化，再次置于异丙醇中，进行第二次老化，所得醇凝胶经四次孔液置换后，置于含三甲基氯硅烷的正己烷溶液中，浸泡进行表面改性，最后经清洗、干燥制得。
[0015]进一步的，所述常压气凝胶粉体制备过程中，所述硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷及甲基三甲氧基硅烷三者之间的摩尔比为2：0.8～1：0.2～0.4；
[0016]所述硅源与乙酸、乙醇和水的摩尔比为3.2：0.8～1：16～19.2：6.4～9.6。
[0017]进一步的，所述常压气凝胶粉体制备过程中，所述醇凝胶经四次孔液置换是先将醇凝胶置于异丙醇中对凝胶内部的孔液进行第一次孔液置换，再用体积比为2：1的异丙醇和正己烷的混合液进行第二次孔液置换，然后用体积比为1：2的异丙醇和正己烷的混合液进行第三次孔液置换，最后再用正己烷进行第四次孔液置换；
[0018]所述含三甲基氯硅烷的正己烷溶液中三甲基氯硅烷的浓度为10vol％。
[0019]进一步的，所述常压气凝胶粉体制备过程中，所述水解反应的温度为室温、时间为30～40min；
[0020]所述凝胶缩聚反应的温度为30～35℃、时间为2～3h；
[0021]所述第一次老化的温度为50～55℃、时间为10～12h；
[0022]所述第二次老化的温度为50～55℃、时间为24～28h；
[0023]所述表面改性的温度为室温、时间为48～50h；
[0024]所述清洗采用正己烷作为溶剂进行表面清洗。
[0025]进一步的，所述超临界气凝胶粉体是取硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷及甲基三甲氧基硅烷作为硅源，与乙醇及水混匀后，先滴加乙酸，再滴加盐酸调节pH值至2.5～3.0，进行水解反应，然后滴加氨水至pH值为7.6～7.8，进行凝胶缩聚反应，所得二氧化硅凝胶置于无水乙醇中，进行第一次老化，再次置于异丙醇中，进行第二次老化，所得醇凝胶经超临界萃取制得。
[0026]进一步的，所述超临界气凝胶粉体制备过程中，所述超临界萃取的介质为乙醇、萃取温度为520～580℃、压力为30～35MPa。
[0027]进一步的，所述超临界气凝胶粉体制备过程中，所述硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷及甲基三甲氧基硅烷三者之间的摩尔比为2：0.8～1：0.2～0.4；
[0028]所述硅源与乙酸、乙醇和水的摩尔比为3.2：0.8～1：16～19.2：6.4～9.6。
[0029]进一步的，所述超临界气凝胶粉体制备过程中，所述水解反应的温度为室温、时间为30～40min；
[0030]所述凝胶缩聚反应的温度为30～35℃、时间为2～3h；
[0031]所述第一次老化的温度为50～55℃、时间为10～12h；
[0032]所述第二次老化的温度为50～55℃、时间为10～12h。
[0033]一种上述硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料的制备方法，所述制备方法是取聚醚多元醇与耐低温硅橡胶混合后，升温至90～95℃，超声分散，然后边自然降温边加入改性凹凸棒土、高岭土、发泡剂、增塑剂、扩链剂、聚磷酸铵、抗氧剂DNP和抗紫外线剂混匀，降温至28～30℃发泡28～30min，再升温至60～65℃熟化为3～4h，然后降温至20℃以下固化3～4h，制得所述硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料。
[0034]本专利技术的硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料及其制备方法的有益效果为：
[0035]由于聚氨酯发泡材料的宏观性能由孔单元的性能决定，而孔单元的性能主要由孔棱的化学性质、孔结构等决定，由于二氧化硅气凝胶分子状态呈三维链状结构，不同方法制成的二氧化硅气凝胶表面存在的不同键合状态的羟基量不同，使得二氧化硅气凝胶进入聚合物的分散能力和成核效应有所不同，进而对泡孔结构(包括孔径、开孔率等)和力学性能、隔热性能等产生差异性影响，本专利技术利用不同粒径、比表面积和介孔结构的二氧化硅气凝胶相互配合，成功提高了二氧化硅气凝胶进入聚合物的分散能力和成核效应，进而提高了硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料的各项性能；
[0036]本专利技术利用不同粒径、比表面积和介孔结构的常压气凝胶粉体和超临界气凝胶粉体共同作为二氧化硅气凝胶，添加至硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料中，以改变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料，其特征在于，以重量份数计，制成所述硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料的原料包括：聚醚多元醇60～70份、耐低温硅橡胶8～12份、改性凹凸棒土8～12份、高岭土8～10份、发泡剂1～3份、增塑剂2～4份、扩链剂5～7份、聚磷酸铵3～5份、抗氧化剂DNP 1～3份、紫外线吸收剂1～3份；所述发泡剂的制备过程包括以下步骤：取重量比为4～5：1的常压气凝胶粉体和超临界气凝胶粉体共同作为二氧化硅气凝胶，混匀后，加水均质，得气凝胶混合物；取重量比为2～2.5：1的聚乙二醇400和吐温
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40作为助剂加至水中，均质，得助剂混合物；取重量比为2：0.75～1：0.75～1的气凝胶混合物、助剂混合物和聚二甲基硅油加至环戊烷中，高速研磨分散，即得所述发泡剂。2.根据权利要求1所述的硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述常压气凝胶粉体是取硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷及甲基三甲氧基硅烷作为硅源，与乙醇及水混匀后，先滴加乙酸，再滴加盐酸调节pH值至2.5～3.0，进行水解反应，然后滴加氨水调节pH值至7.6～7.8，进行凝胶缩聚反应，所得二氧化硅凝胶置于无水乙醇中，进行第一次老化，再次置于异丙醇中，进行第二次老化，所得醇凝胶经四次孔液置换后，置于含三甲基氯硅烷的正己烷溶液中，浸泡进行表面改性，最后经清洗、干燥制得。3.根据权利要求2所述的硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述常压气凝胶粉体制备过程中，所述硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷及甲基三甲氧基硅烷三者之间的摩尔比为2：0.8～1：0.2～0.4；所述硅源与乙酸、乙醇和水的摩尔比为3.2：0.8～1：16～19.2：6.4～9.6。4.根据权利要求2或3所述的硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述常压气凝胶粉体制备过程中，所述醇凝胶经四次孔液置换是先将醇凝胶置于异丙醇中对凝胶内部的孔液进行第一次孔液置换，再用体积比为2：1的异丙醇和正己烷的混合液进行第二次孔液置换，然后用体积比为1：2的异丙醇和正己烷的混合液进行第三次孔液置换，最后再用正己烷进行第四次孔液置换；所述含三甲基氯硅烷的正己烷溶液中三甲基氯硅烷的浓度为10vol％。5.根据权利要求2或3所述的硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述常压气凝胶粉体制备过程中，所述水解反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩军祥，刘永强，王辉，韩成刚，
申请(专利权)人：丹东恒信聚氨酯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：