[发明专利]硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料及其制备方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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-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。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种硬泡高阻燃聚氨酯发泡材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

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：

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；

所述的扩链剂为1,4-丁二醇和/或1,6-己二醇；

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；

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，加入少量水均质，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-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；

所述气凝胶混合物与环戊烷的重量比为2：5～6。

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。

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；

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。