[发明专利]一种含有改性石墨烯的聚氨酯阻燃发泡材料及其制备方法

说明书

本发明涉及聚氨酯阻燃发泡材料技术领域，公开了一种含有改性石墨烯的聚氨酯阻燃发泡材料及其制备方法，先利用石墨鳞片、氯化钠、对氨基苯乙烯、2‑氨基‑1,3,5‑三嗪、亚硝酸叔丁酯制成改性的石墨烯，然后利用该改性的石墨烯与高活性聚醚多元醇、苯乙烯、丙烯腈、引发剂、分散剂、链转移剂、第一催化剂进行加聚反应得到聚合物多元醇，最后将得到的聚合物多元醇与聚氨酯发泡材料的其他成分混合发泡得到。本发明提供的含有改性石墨烯的聚氨酯阻燃发泡材料的阻燃效果较好。

技术领域

本发明属于聚氨酯阻燃发泡材料技术领域，具体涉及一种含有改性石墨烯的聚氨酯阻燃发泡材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯发泡材料是以异氰酸酯、聚醚多元醇、聚合物多元醇等为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下，通过专用设备混合，经高压喷涂现场发泡而成的高分子聚合物，因其重量轻、热导率小等优良特性，被广泛用于服装鞋帽、建筑外墙、家具、汽车、医疗等领。但普通聚氨酯发泡材料阻燃性能较差，在建筑物及设备起火时有“推波助澜”的作用，因此聚氨酯泡沫的阻燃一直都是研究的重点。

为提高聚氨酯材料的阻燃性能，目前来说有两种方式：

第一种是在配方中添加含磷、氯、溴或其他阻燃元素的阻燃剂，这类添加型阻燃剂的优点是阻燃元素含量高，价格便宜，但这类添加型阻燃剂存在着易迁移，添加量较大时严重影响材料力学性能的问题。比如甲基膦酸二甲酯(DMMP)，其添加质量分数超过8％后，材料的力学性能便急剧下降。

第二种是在配方中加入含阻燃元素的多羟基化合物等反应型阻燃剂，然而含有阻燃元素的化合物虽然有很多，但并不是所有含阻燃元素的化合物都有活性基团与发泡材料的其他组分反应键合，而且有些含有阻燃元素的化合物虽然可以通过化学反应等方法引入活性基团，但是反应过程较为复杂，且反应条件的要求也较高，从而使得将阻燃元素稳定地引入发泡材料受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有改性石墨烯的聚氨酯阻燃发泡材料，其具有含阻燃元素的2-氨基-1,3,5-三嗪不易迁移且石墨烯与2-氨基-1,3,5-三嗪协同阻燃的优点，从而使得到的含有改性石墨烯的聚氨酯阻燃发泡材料的阻燃效果好。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种含有改性石墨烯的聚氨酯阻燃发泡材料，包括如下原料组成，按重量份数计：聚合物多元醇5-15份、高活性聚醚多元醇5-15份、异氰酸酯2-8份、水0.2-0.5份、硅油0.05-0.12份、第一催化剂0.01-0.05份；所述聚合多元醇由1-10份改性石墨烯、30-55份高活性聚醚多元醇、15-30份苯乙烯、10-19份丙烯腈、0.2-6份引发剂、1-8份分散剂、5-10份链转移剂聚合而成；所述改性石墨烯由石墨鳞片与氯化钠球磨后，加入对氨基苯乙烯和2-氨基-1,3,5-三嗪，最后加入亚硝酸叔丁酯充分反应并经过球磨、洗涤、干燥后得到。

采用上述技术方案，首先亚硝酸叔丁酯与2-氨基-1,3,5-三嗪中的氨基反应生成重氮盐，该重氮盐脱除氮气后产生苯自由基，苯自由基与石墨鳞片的表层的碳层进行加成反应，使得2-氨基-1,3,5-三嗪与石墨鳞片化学键合在一起，然后利用同样的方法将石墨鳞片与对氨基苯乙烯化学键合在一起，最后通过球磨形成键合有2-氨基-1,3,5-三嗪和对氨基苯乙烯的改性石墨烯，该改性石墨烯利用对氨基苯乙烯中的双键与聚合多元醇的其他组分进行聚合反应，使得2-氨基-1,3,5-三嗪中的阻燃元素稳定地引入到了聚合物多元醇中，再将这种聚合物多元醇与聚氨酯发泡材料的其他组分发泡得到含有改性石墨烯的聚氨酯阻燃发泡材料，这种聚氨酯阻燃发泡材料中含有阻燃元素的2-氨基-1,3,5-三嗪不易迁移，而且2-氨基-1,3,5-三嗪与石墨烯具有协同阻燃作用，故使得本发明的含有改性石墨烯的聚氨酯阻燃发泡材料的整体阻燃效果较好。

进一步地，所述石墨鳞片：氯化钠：对氨基苯乙烯：2-氨基-1,3,5-三嗪：亚硝酸叔丁酯质量比为1：1-15：2-50：2-50：4-100。