[发明专利]一种聚氨酯高效抑烟剂的制备及应用

说明书

本发明公开了一种聚氨酯高效抑烟剂的制备及应用。本发明首先采用清洁工艺法制备水滑石类聚氨酯高效抑烟剂，然后进一步改性得到表面改性的聚氨酯高效抑烟剂。本发明制备的聚氨酯高效抑烟剂具有以下特点：1、通过高分子类乳化剂“柔性阻隔层”作用，可调控的比表面积的范围为30‑300m²/g；2、通过降低晶化过程中过饱和度，可调控的长厚比范围为10‑100；3、采用适于聚氨酯体系的改性剂对水滑石抑烟剂进行有益改性，改善了水滑石在聚氨酯体系中的分散性与相容性，提升了材料的力学性能。本发明制备的抑烟剂可在低添加量时，显著降低聚氨酯制品燃烧时的烟密度，可在提升抑烟性能的同时，提高聚氨酯制品的力学性能。

技术领域：

本发明属于聚氨酯材料抑烟技术应用领域，特别涉及一种聚氨酯材料的高效水滑石抑烟剂的制备及应用。

背景技术：

聚氨酯(PU)为主链含—NHCOO—重复结构单元的一类聚合物，其性能优异，且存在硬质泡沫塑料、软质泡沫塑料、弹性体、涂料、粘合剂、纤维、人造革等多种形态的制品，在建筑业、轻工业、交通、机械、纺织、航空航天和医疗卫生等行业得到日益广泛的应用，目前己成为世界第六大合成高分子材料。聚氨酯硬质泡沫用作建筑板，具有良好的保温性能；聚氨酯软质泡沫用作沙发坐垫，具有慢回弹等优异的力学性能；聚氨酯弹性体在电线电缆包覆材料，由于具有高强度、高弹性、耐磨等优势，有逐步替代传统材料PVC的趋势。然而，在以上聚氨酯实际应用过程，都存在着聚氨酯制品的极易燃烧(氧指数只有18％左右)，同时燃烧时释放出大量的一氧化碳、氮氧化物、氰化氢等有毒气体，不仅影响人们的视线，降低人们逃生的可能，还为人们的生命安全带来隐患。相关研究表明，火灾遇害者中近80％是因有毒烟气致死，燃烧时的高产烟率极大限制了聚氨酯在有着较高抑烟需求领域的进一步应用。因此，有效地降低聚氨酯的发烟量、提高聚氨酯的抑烟性能，同时保证其原有的力学性能不受损害，是完善聚氨酯性能、拓宽其应用领域的关键步骤。

本发明提出的针对聚氨酯制品所用抑烟剂，为层状双金属氢氧化物(LayeredDouble Hydroxides，简称LDHs)，又称水滑石。具有超分子结构的层状水滑石，由于其独特的层板及层间离子的可调控性，目前大多应用在催化、光电、热稳定剂等领域。虽然有不少研究学者将水滑石作为无机填料，在基体中发挥阻燃性能，但其添加量一般为30～60phr，极大地损害材料的力学性能。

发明内容：

为实现聚氨酯制品的高效抑烟性能，进一步拓宽聚氨酯在保温建筑、电线电缆、涂料、特种军事等应用领域的使用，本发明通过对水滑石的比表面积、长径比等进行调控，从而使水滑石能够有效吸附并阻隔聚氨酯燃烧时释放出的有毒气体，发挥高效抑烟的特点，同时采用适于聚氨酯体系的改性剂对水滑石进行有益改性，增强了水滑石与聚氨酯的氨基甲酸酯基的氢键作用，从而改善水滑石在聚氨酯体系中的分散性、增强与聚氨酯的相容性，提升了材料的力学性能。