本發(fā)明屬于保溫材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無鹵阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

近些年，由于高層建筑火災(zāi)頻繁發(fā)生，給國家和人民帶來了嚴重的損失。究其原因，主要是易燃的外墻保溫材料導(dǎo)致，所以提高外墻保溫材料的阻燃性成為了人們研究的熱點。現(xiàn)在市面上最主要的有機保溫材料有兩種，一種是聚苯乙烯泡沫，另一種是聚氨酯泡沫。其中聚苯乙烯泡沫是熱塑性高分子材料，在受熱燃燒時，聚苯乙烯泡沫就會熔融流淌，很難對其進行阻燃。而聚氨酯泡沫屬于熱固性高分子材料，受熱燃燒時只會分解收縮，不會像聚苯乙烯泡沫一樣熔融流淌，所以引起了人們的重視。

然而此等發(fā)泡聚氨酯材料當(dāng)作用裝潢材料時，面臨防火消防方面的重大考驗，由于聚氨酯材料本身并不具有防火特性，當(dāng)接觸到火源時?？焖僦鹑廴冢⑹篂?zāi)情擴大，因此改進發(fā)泡聚氨酯材料使其具有防火特性為此領(lǐng)域中的重大課題。

現(xiàn)今改善發(fā)泡聚氨酯材料的防火特性為于聚氨酯材料中添加足量的防火粉體，例如氫氧化鋁、氮系防火成份如三聚氰胺，其遇熱釋放氮氣與氨氣降低可燃氣體濃度、磷系防火成份如聚磷酸銨，其遇熱后產(chǎn)生偏磷酸使有機物脫水、碳系防火成份如季戊四醇。然而此等成份的添加雖可明顯改善發(fā)泡聚氨酯材料的防火特性，但聚氨酯材料的發(fā)泡性卻同時大幅降低，無法完全充滿發(fā)泡模具的模穴內(nèi)的所有角落，因此無法制得精致的表面細節(jié)。此外，發(fā)泡聚氨酯材料因前述防火成份的添加，亦使材料的整體重量增加，同時不利于室內(nèi)裝潢的利用。

因此，本領(lǐng)域中亟需提出可同時兼顧發(fā)泡聚氨酯材料的發(fā)泡性和改進重量的防火聚氨酯材料及防火結(jié)構(gòu)，以利于各應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種無鹵阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，該泡沫材料提高了阻燃性能，降低阻燃劑對泡沫材料力學(xué)性能影響，還提高了其發(fā)泡性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種無鹵阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，由a組分和b組分組成，a組分與b組分的重量比為1∶1～1.5，按照重量份數(shù)計算，a組分由酚醛樹脂6～20份、聚醚多元醇60～80份、膨脹性石墨5～10份、催化劑1～4份、復(fù)合阻燃劑16～30份、聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑1～3份以及發(fā)泡劑15～30份組成，b組分為異氰酸酯，其中，所述復(fù)合阻燃劑由氫氧化鎂、水玻璃、硅烷偶聯(lián)劑與納米蒙脫土制備而成。

優(yōu)選地，所述復(fù)合阻燃劑的制備方法：

先將氫氧化鎂與水玻璃混合后，再加熱至100～120℃后加入硅烷偶聯(lián)劑，邊攪拌，反應(yīng)時間為20～25min，然后冷卻至50～60℃，加入納米蒙脫土并攪拌均勻，冷卻至室溫即可。

優(yōu)選地，所述硅烷偶聯(lián)劑為kh570、kh792或者dl602。

優(yōu)選地，所述聚醚多元醇為350～500mgkoh/g的聚醚多元醇，包括但不限于蔗糖聚醚多元醇4110(羥值430-470mgkoh/g)和/或蔗糖聚醚多元醇835(羥值420-480mgkoh/g)。

優(yōu)選地，所述催化劑為n,n-二甲基環(huán)己胺、二月桂酸二丁基錫與辛酸亞錫的混合物。

優(yōu)選地，所述聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑為聚醚改性硅油，所述發(fā)泡劑為乙醚，這樣的發(fā)泡劑不含鹵素，對環(huán)境友好。

優(yōu)選地，所述多異氰酸酯為nco基團的質(zhì)量百分數(shù)為30～32wt％的多亞甲基多苯基多異氰酸酯。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種無鹵阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料的制備方法，包括以下步驟：

將酚醛樹脂、聚醚多元醇、發(fā)泡劑預(yù)混合，同時加入膨脹性石墨、聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑、催化劑和復(fù)合阻燃劑得到a組分，將異氰酸酯作為b組分，將a組分與b組分混合發(fā)泡，得到聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的無鹵阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料中的復(fù)合阻燃劑由氫氧化鎂、水玻璃、硅烷偶聯(lián)劑與納米蒙脫土制備而成，其不僅提高了氫氧化鎂在聚氨酯中的分散性以及其與聚氨酯高分子鏈間的親和性，對氫氧化鎂的阻燃效果起到增效作用，其中水玻璃不僅起到對氫氧化鎂改性效果，還能夠促進聚氨酯泡沫發(fā)泡。

酚醛樹脂阻燃性能好的根本原因是其高殘?zhí)柯屎头恿u基的自由基捕獲作用，在本發(fā)明中將酚醛樹脂和聚氨酯結(jié)合，優(yōu)勢互補，可以明顯提高聚氨酯硬泡的阻燃性能。本發(fā)明的無鹵阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料同時具有較高的阻燃性能和優(yōu)異的力學(xué)性能。

具體實施方式

實施例1

一種無鹵阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，由a組分和b組分組成，a組分與b組分的重量比為1∶1.3，按照重量份數(shù)計算，a組分由酚醛樹脂13份、蔗糖聚醚多元醇411070份、膨脹性石墨7份、催化劑2份、復(fù)合阻燃劑24份、聚醚改性硅油2份以及乙醚22份組成，b組分為質(zhì)量百分數(shù)為30wt％的多亞甲基多苯基多異氰酸酯。催化劑為n,n-二甲基環(huán)己胺、二月桂酸二丁基錫與辛酸亞錫的混合物。

復(fù)合阻燃劑的制備方法：

先將氫氧化鎂與水玻璃混合后，再加熱至100℃后加入kh570，邊攪拌，反應(yīng)時間為25min，然后冷卻至50℃，加入納米蒙脫土并攪拌均勻，冷卻至室溫即可。

無鹵阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料的制備方法：

將酚醛樹脂、蔗糖聚醚多元醇4110、乙醚預(yù)混合，同時加入膨脹性石墨、聚醚改性硅油、催化劑和復(fù)合阻燃劑得到a組分，將質(zhì)量百分數(shù)為30wt％的多亞甲基多苯基多異氰酸酯作為b組分，將a組分與b組分混合發(fā)泡，得到聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料。

實施例2

一種無鹵阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，由a組分和b組分組成，a組分與b組分的重量比為1∶1，按照重量份數(shù)計算，a組分由酚醛樹脂6份、蔗糖聚醚多元醇83560份、膨脹性石墨10份、催化劑1份、復(fù)合阻燃劑16份、聚醚改性硅油1份以及乙醚15份組成，b組分為質(zhì)量百分數(shù)為32wt％的多亞甲基多苯基多異氰酸酯，其中，所述復(fù)合阻燃劑由氫氧化鎂、水玻璃、硅烷偶聯(lián)劑與納米蒙脫土制備而成。催化劑為n,n-二甲基環(huán)己胺、二月桂酸二丁基錫與辛酸亞錫的混合物。

復(fù)合阻燃劑的制備方法：

先將氫氧化鎂與水玻璃混合后，再加熱至120℃后加入kh792，邊攪拌，反應(yīng)時間為20min，然后冷卻至60℃，加入納米蒙脫土并攪拌均勻，冷卻至室溫即可。

無鹵阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料的制備方法：

將酚醛樹脂、蔗糖聚醚多元醇835、乙醚預(yù)混合，同時加入膨脹性石墨、聚醚改性硅油、催化劑和復(fù)合阻燃劑得到a組分，將質(zhì)量百分數(shù)為32wt％的多亞甲基多苯基多異氰酸酯作為b組分，將a組分與b組分混合發(fā)泡，得到聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料。

實施例3

一種無鹵阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，由a組分和b組分組成，a組分與b組分的重量比為1∶1.5，按照重量份數(shù)計算，a組分由酚醛樹脂20份、蔗糖聚醚多元醇83580份、膨脹性石墨5份、催化劑4份、復(fù)合阻燃劑30份、聚醚改性硅油3份以及乙醚30份組成，b組分為質(zhì)量百分數(shù)為32wt％的多亞甲基多苯基多異氰酸酯，其中，所述復(fù)合阻燃劑由氫氧化鎂、水玻璃、硅烷偶聯(lián)劑與納米蒙脫土制備而成。催化劑為n,n-二甲基環(huán)己胺、二月桂酸二丁基錫與辛酸亞錫的混合物。

復(fù)合阻燃劑的制備方法：

先將氫氧化鎂與水玻璃混合后，再加熱至110℃后加入dl602，邊攪拌，反應(yīng)時間為20min，然后冷卻至50℃，加入納米蒙脫土并攪拌均勻，冷卻至室溫即可。

無鹵阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料的制備方法：

將酚醛樹脂、蔗糖聚醚多元醇835、乙醚預(yù)混合，同時加入膨脹性石墨、聚醚改性硅油、催化劑和復(fù)合阻燃劑得到a組分，將質(zhì)量百分數(shù)為32wt％的多亞甲基多苯基多異氰酸酯作為b組分，將a組分與b組分混合發(fā)泡，得到聚氨酯絕熱保溫發(fā)泡材料。

試驗例

將實施例1-3制備得到的無鹵阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料進行抗壓強度以及氧化指數(shù)等性能測定，結(jié)果見表1。

表1實施例1-3無鹵阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料性能參數(shù)

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。