[发明专利]一种纤维增强阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种纤维增强阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法，属于塑料技术领域，包括以下步骤制得：将改性纤维材料和异佛尔酮二异氰酸酯分散在DMF中，然后加入二月桂酸二丁基锡，得到组份A；将组份A分散在DMF中，再加入阻燃剂，得到组份B；将聚醚多元醇、聚酯多元醇、反式‑1‑氯‑3,3,3‑三氟丙烯、三乙二胺、醋酸钾、1,3,5‑三(二甲氨基丙基)六氢三嗪、有机硅和去离子水混合得到组份C；将聚芳基多亚甲基异氰酸酯和组份B均匀混合，再与组份C以混合后，自由发泡，固化，即得成品。通过纤维材料先与聚芳基多亚甲基异氰酸酯进行反应后，再接枝阻燃剂，再与聚醚多元醇和聚酯多元醇反应，增加了聚氨酯泡沫塑料的阻燃性。

技术领域

本发明属于塑料技术领域，具体地，涉及一种纤维增强阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯泡沫(PUF)是一类具有-NHCOO-基团的高分子聚合物的总称，是由二异氰酸酯与多元醇在发泡剂存在下发生化学反应制备而成，根据模量或泡孔结构，PUF可分为硬质泡沫和软质泡沫，或开孔和闭孔泡沫。硬质PUF以其优异的保温性能和力学性能被广泛应用于保温领域，如冰箱、建筑、冷藏车、冷库、冻土路基、太阳能热水器等，近年来，为了提高PUF的机械性能和热性能等性能，人们付出了很多努力来开发高性能PUF。掺入填料是提高聚合物材料机械性能的有效方法。据报道，纳米粘土、纤维、碳纳米管等等，已将其掺入泡沫材料中以改善所得泡沫的物理性能。填料在基体中的分散性以及它们之间的相互作用是影响补强效果的关键参数。

填料的增加虽然能够提升聚氨酯泡沫的阻燃和机械性能，但是，纳米填料由于高表面能，容易团聚，进而在聚氨酯中的分散性有限，起到的增强效果也有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维增强阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法，通过纤维材料先与聚芳基多亚甲基异氰酸酯进行反应后，再接枝阻燃剂，再与聚醚多元醇和聚酯多元醇反应，实现了纤维材料和阻燃剂充分结合到聚氨酯泡沫塑料中。

本发明要解决的技术问题：纳米填料由于高表面能，容易团聚，进而在聚氨酯中的分散性有限，起到的增强效果也有限。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种纤维增强阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，包括以下质量份原料：聚芳基多亚甲基异氰酸酯140-150份、改性纤维材料2-5份、阻燃剂10-20份、聚醚多元醇30-40份、聚酯多元醇60-70份、反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯15-25份、三乙二胺1-2份、醋酸钾0.5-1份、1,3,5-三(二甲氨基丙基)六氢三嗪0.5-1份、有机硅1-2份和去离子水0.5-1份。

进一步地，所述改性纤维材料包括以下步骤制得：

木质纤维素纤维在pH＝12的氢氧化钠溶液中处理2h，在氢氧化钠处理之后，使用12kV的施加电位、60mA的电流和60赫兹的频率对纤维进行电晕放电5min，样品和电源之间的平均距离为2cm。

进一步地，放电在空气中进行，温度为25±3℃，相对湿度70±5％。

进一步地，阻燃剂包括以下步骤制得：

A1、180℃下加热松香,并在氮气气氛下保持3h，将反应冷却至120℃后,通过搅拌添加顺丁烯二酸酐和乙酸，将溶液在120℃下回流12h,然后将反应冷却至室温并再静置2h,过滤得粗品，粗品经醋酸二次重结晶后,得到马来海松酸，其中，松香、顺丁烯二酸酐和乙酸的用量比为90-100g：25-30g：400-450mL；

A2、向烧瓶中注入去离子水和KH-902，将混合物搅拌并在80℃下保持4h，在100℃下真空去除多余水分后获得端羟基氨丙基聚硅氧烷，其中，去离子水和KH-902的体积比为1:1-2；