[发明专利]一种耐降解阻燃型硬质聚氨酯泡沫材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的耐降解阻燃型硬质聚氨酯泡沫材料及其制备方法，所述材料具有高强、低密且耐降解性能好、阻燃性能优良的特点，属于材料化学领域。

背景技术

通常所用的硬质聚氨酯泡沫塑料采用的多元醇大都是官能团多、羟值高、分子量较低的聚醚(或聚酯)多元醇，它与多异氰酸酯反应后，其分子中网状结构多(即交联点多且稠密)，所得泡沫塑料硬度大、压缩强度较高、尺寸稳定性和耐热性也较好。在硬质聚氨酯泡沫塑料中，由于制品要求具有较高的刚度和较好的尺寸稳定性，一般来说采用芳环密度较高的芳香族异氰酸酯是有利的，因而在工业上常采用粗制MDI、PAPI或TDI低聚物。

早期研究对硬质聚氨酯泡沫材料的增强增韧改性进行了研究，如巴志新等研究了用直径10～15μm的无碱磨碎玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫塑料的压缩强度和冲击韧性，发现压缩强度随着玻纤粒度的细化而增大，玻纤偶联处理后增强效果较好，但是耐降解性能较差，无阻燃性能。

为了提高硬质聚氨酯泡沫材料的强度，本领域曾使用纳米材料对硬质聚氨酯泡沫进行增强，主要研究过的粒子主要包括CaCO₃、SiO₂、SiC或TiO₂、有机蒙脱上等，这些粒子也可混合使用，还可原位生产纳米粒子作为改性剂。采用纳米粒子改性，一般是用超声波方法将粒子分散到体系中，在较低添加量时对拉伸、压缩强度和模量就有一定提高，而且在一定范围内韧性不会有太大降低。但它会引起发泡体系黏度迅速增加，从而导致发泡困难。

发明内容

为克服现有技术中硬质聚氨酯泡沫所存在的性能缺陷，本发明申请人通过大量创造性研究发明了一种新型的硬质聚氨酯泡沫材料，在提高了材料强度的同时，还具有一定的韧性，密度较低，并且发泡组分料黏度较低，发泡正常且表面平整性较好，同时硬质聚氨酯泡沫耐老化、耐黄变、耐降解性能较好，阻燃性能优异。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种耐降解阻燃型硬质聚氨酯泡沫材料，所述硬质聚氨酯泡沫材料，包括A、B、C三组分，其中A组分为官能度在2.0～3.5之间多异氰酸酯；B组分包括聚醚多元醇或者聚酯多元醇、发泡剂、交联剂、扩链剂、泡沫稳定剂、催化剂、复合型稳定剂及助剂等；C组分是复合阻燃剂。

其中，C组分所用的复合阻燃剂在A组分中相容性较好。

相应的，本发明还提供了所述耐降解阻燃型硬质聚氨酯泡沫材料的制备方法包括下述步骤：(1)聚酯多元醇或者聚醚多元醇中加入发泡剂、交联剂、扩链剂、泡沫稳定剂、催化剂、复合型稳定剂及助剂，搅拌得到的混合液作为B组分；(2)将C组分复合阻燃剂加入A组分多异氰酸酯中，分散后加入B组分，搅拌使其自由发泡。

其中，具体的反应条件、搅拌参数、装置等可以根据实际生产条件、工艺环境和产品的具体类型进行合理的选择调整，本发明并不限定特定的工艺参数，其中为了保持较好的反应速度和发泡效果，优选的，步骤(1)B组分的反应温度为15～50℃，步骤(2)自由发泡的熟化时间为20min。

进一步的，申请了在大量生产研究中，得到了本发明所述耐降解阻燃型硬质聚氨酯泡沫材料较优的制备方法，具体如下：

15～50℃下，在聚酯多元醇或者聚醚多元醇中加入发泡剂、交联剂、扩链剂、泡沫稳定剂、催化剂、复合稳定剂及其它他助剂，通过增力电动搅拌器搅拌180s，转速为200r/min，得到的混合液作为B组分；将C组分复合阻燃剂加入A组分多异氰酸酯中，超声使其复合阻燃剂分散后加入B组分，以转速为200r/min高速搅拌3s，使其自由发泡。

上述制备方法仅为本发明最优选，并非限定本发明采用上述制备方法实现。

与传统的聚氨酯泡沫材料相比，本发明的硬质聚氨酯泡沫材料通过使用复合稳定剂和复合阻燃剂在硬质聚氨酯泡沫材料中有效分散，且在发泡前复合稳定剂在B组分相容性较好，同时在制备时复合阻燃剂在A组分中超声分散，所得硬质聚氨酯泡沫塑料性能优异，克服了增强粒子CaCO₃、SiO₂等发泡困难的难题，避免了玻璃纤维增强而韧性不好的缺点，同时也克服了泡沫耐老化、耐黄变、耐降解性能较差和无阻燃性能的缺陷。

在本发明的进一步详述和具体实施中，本发明公开了所用的各种成分的优选类型，以便更好、更清楚的解释本发明，然而这种详细描述并不构成对本发明的特别限制，不依靠这些细节信息而采用本发明技术领域其他通用的化学材料，只要其符合本发明上述对各组成成分名称所做的限定，依旧属于本发明的保护范围。