本發(fā)明涉及高阻燃低voc聚氨酯輕質(zhì)泡沫的組合物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、根據(jù)世界汽車制造協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，全球世界汽車生產(chǎn)總體穩(wěn)定，呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，能源、環(huán)保和安全這三大問(wèn)題也隨之成為各大汽車廠家關(guān)注的焦點(diǎn)，尋求輕量化的材質(zhì)在車身上使用，可以大大降低車身重量，減少能源的消耗，聚氨酯全水低密度噴涂因其具有施工方便、密度低、吸音降噪等優(yōu)點(diǎn)，多采用這種噴涂的方式工藝方式進(jìn)行。但噴涂工藝易產(chǎn)生細(xì)微泡沫顆粒極易對(duì)施工者的生命健康造成危害，另外在客車有限的空間內(nèi)進(jìn)行噴涂施工存在一定的風(fēng)險(xiǎn)和不便性。如果可以采用類似轎車的方式，把頂棚成型好，然后固定在車頂，無(wú)論是施工環(huán)境還是車內(nèi)環(huán)境將會(huì)得到極大地改善，另外根據(jù)中國(guó)新的交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)jt-1095，規(guī)定了商用客車絕緣泡沫的防火性能，泡沫所需氧指數(shù)比以前高得多。

2、高阻燃的泡沫如氧指數(shù)大于26％，基本上都是采用硬質(zhì)泡沫噴涂的方式，噴涂料基本上voc較高，而且噴涂施工工藝會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染和施工人員的身體傷害。低密度噴涂料沒有辦法先發(fā)成泡沫然后進(jìn)行切片成型應(yīng)用于車頂棚?，F(xiàn)有的輕質(zhì)泡沫多用于轎車的前圍和發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋等吸音件，對(duì)阻燃性的要求不高，阻燃性能在a0水平，水平燃燒小于100mm/s即可，目前還沒有密度12～18kg/m3輕質(zhì)泡沫的氧指數(shù)可以達(dá)到28.2％以上的要求。因而，開發(fā)一種車頂高阻燃低voc聚氨酯輕質(zhì)泡沫是十分必要的。

3、cn108148168a提供了一種高阻燃、低密度聚氨酯泡沫的制備方法，有益效果在于以環(huán)保無(wú)污染的方式制備密度范圍在5.5～9kg/m3，且氧指數(shù)范圍為22％～26％的客車頂棚用全水低密度阻燃聚氨酯噴涂泡沫。但只能采用噴涂的施工方式，無(wú)法先發(fā)成泡沫再進(jìn)行頂棚成型且氧指數(shù)＜28.2％。

4、cn110982030a公開了一種一步法制備輕質(zhì)聚氨酯半硬泡的連續(xù)生產(chǎn)方法，配方中包含組合聚醚、組合異氰酸酯、相關(guān)助劑，以質(zhì)量配比計(jì)，組合聚醚配比如下：聚醚多元醇組合物：80～90份；阻燃劑：10～20份；開孔劑：2～10份；擴(kuò)鏈劑：5～10份，該方法生產(chǎn)的泡沫具有密度小、泡孔更細(xì)膩的優(yōu)點(diǎn)，但采用磷酸酯類阻燃劑，易揮發(fā)、氣味大，不符合汽車內(nèi)飾發(fā)展的環(huán)保需求，另外其內(nèi)容也未提及泡沫的阻燃性能。

5、cn116874721a通過(guò)采用一種低密度多孔材料，由組分a、b、c和d組成，以重量份數(shù)比計(jì)，a：b：c：d＝100：85～250：0.5～10：10～55；組分a以重量份數(shù)計(jì)，包括：聚醚多元醇a為20～60份，聚醚多元醇b為20～50份，開孔型聚醚多元醇為0.5～11份，泡沫穩(wěn)定劑為0.2～2.5份，水為3～18份；組分b為異氰酸酯；組分c為小分子化合物與催化劑的組合物；組分d為重量份數(shù)比1：1～10的膨脹阻燃材料與多孔納米材料的組合物；膨脹阻燃材料的膨脹倍率＞50；多孔納米材料的粒徑≥3000目，比表面積＞10000cm2/g及其制備的技術(shù)方案較好地解決了主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的車用聚氨酯多孔材料密度大、吸音差、阻燃差的問(wèn)題，但其阻燃性不高，僅滿足a0級(jí)別，達(dá)不到氧指數(shù)≥28.2％的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是現(xiàn)有技術(shù)中車用聚氨酯多孔材料阻燃性能差和voc高的問(wèn)題，提供一種高阻燃低voc聚氨酯輕質(zhì)泡沫的組合物，該組合物具有阻燃效果好和voc低的優(yōu)點(diǎn)。

2、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是提供一種與解決技術(shù)問(wèn)題之一相對(duì)應(yīng)的高阻燃低voc聚氨酯輕質(zhì)泡沫的制備方法。

3、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之三是提供一種與解決技術(shù)問(wèn)題之一相對(duì)應(yīng)的高阻燃低voc聚氨酯輕質(zhì)泡沫的應(yīng)用。

4、為解決上述技術(shù)問(wèn)題之一，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：高阻燃低voc聚氨酯輕質(zhì)泡沫的組合物，包括：由組分a、組分b和組分c組成，組分a、組分b與組分c以重量份數(shù)比計(jì)按50：68～115:7.5～20，其中，組分a以重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：聚醚多元醇ⅰ為50～70份，聚醚多元醇ⅱ為20～30份，聚乙二醇為10～20份，泡沫穩(wěn)定劑為2～5.5份，組合催化劑為0.6～0.85份，液體阻燃劑為10～20份，水為8～15份；組分b為重量份數(shù)比10:1～1.5的異氰酸酯和阻燃聚酯的組合物；組分c蝦蟹殼處理物為25～40份。所述的聚醚多元醇ⅰ以丙三醇為起始劑，由環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷聚合而成，官能度為3，分子量為4000～6000，羥值為25～45mgkoh/g；所述的聚醚多元醇ⅱ以丙三醇和山梨糖醇為混合起始劑，由環(huán)氧丙烷聚合而成，官能度為3～6，分子量為300～400，羥值為400～500mgkoh/g；所述的聚乙二醇為環(huán)氧乙烷和水的縮合物，官能度為2，分子量為300～500，羥值為250～300mgkoh/g；所述的組分b由異氰酸酯和阻燃聚酯預(yù)聚而成，異氰酸酯基含量為25～28％；所述的組分c的蝦蟹殼處理物為蝦殼或蟹殼經(jīng)過(guò)干燥處理后粉碎，再經(jīng)過(guò)堿液的浸泡得到的蝦蟹殼處理物，具有一定的阻燃性能。

5、上述技術(shù)方案中，所述的組分a中的聚乙二醇為peg-400、peg-350中的至少一種，且經(jīng)過(guò)脫水處理，水含量≤0.01wt％，具有良好的穩(wěn)定性和相溶性。

6、上述技術(shù)方案中，所述的組分a中的組合催化劑由催化劑ⅰ和催化劑ⅱ組成，兩者以重量份數(shù)比計(jì)按6～8:1，催化劑ⅰ選自a1、zf-10、ne-300中的至少一種，催化劑ⅱ為三聚催化劑，選自pc46、pc41、tmr-2中的至少一種。

7、上述技術(shù)方案中，所述的液體阻燃劑為高分子量磷酸酯類，選自antiblaze?v66、antiblaze?v500、antiblaze?v610中的至少一種。

8、上述技術(shù)方案中，所述的泡沫穩(wěn)定劑選自b8715、b8002、l580、l668中的至少一種。

9、上述技術(shù)方案中，所述的組分b中的異氰酸酯選自純mdi、粗mdi、pm200、m20s、5005、炭化二胺改性mdi、mdi-50或tdi中的至少一種，所述的阻燃聚酯選自ps-2132、hf-8734、ps-2412中的至少一種。

10、為解決上述技術(shù)問(wèn)題之二，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：高阻燃低voc聚氨酯輕質(zhì)泡沫的制備方法，包括以下步驟：

11、(1)制備組分a：在容器中按照重量份數(shù)計(jì)，依次加入聚醚多元醇ⅰ為50～70份，聚醚多元醇ⅱ為20～30份，聚乙二醇為10～20份，泡沫穩(wěn)定劑為2～5.5份，組合催化劑為0.6～0.85份，液體阻燃劑為10～20份，使各組分充分?jǐn)嚢瑁?/p>

12、(2)制備組分b：將異氰酸酯加入反應(yīng)釜中攪拌并抽真空，溫度控制在60～80℃，氮?dú)庵脫Q后，滴加阻燃聚酯，異氰酸酯和阻燃聚酯以重量份數(shù)比計(jì)按10:1～1.5，反應(yīng)時(shí)間約180min；

13、(3)制備組分c：蝦殼或蟹殼經(jīng)過(guò)干燥處理后粉碎，用堿液浸泡得到的蝦蟹殼，浸泡時(shí)間約為24h，過(guò)濾分離出沉淀物即可得到蝦蟹殼處理物；

14、(4)控制環(huán)境溫度為19～22℃，將組分c加入組分b中快速混合攪拌，然后加入組分a，快速攪拌15～25s，攪拌均勻后立即倒入發(fā)泡箱內(nèi)發(fā)泡，得到產(chǎn)品。

15、為解決上述技術(shù)問(wèn)題之三，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：高阻燃低voc聚氨酯輕質(zhì)泡沫的組合物在客車車頂中的應(yīng)用。

16、采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可制備得到高阻燃低voc聚氨酯輕質(zhì)泡沫的組合物，技術(shù)方案優(yōu)點(diǎn)如下：第一，采用三聚催化劑，可以使芳香族異氰酸酯自聚為三聚體，形成異氰酸酯環(huán)，具有良好的耐熱性，耐火焰貫穿性好，燃燒發(fā)煙量少；第二，阻燃聚酯和異氰酸酯進(jìn)行預(yù)聚，一方面可以形成大量的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，同時(shí)也引入了大量的阻燃氮元素，能夠大大地提高阻燃性能；另一方面阻燃聚酯和異氰酸酯預(yù)聚形成預(yù)聚體，可以避免聚酯在組合物中的水解；第三，液體阻燃劑采用高分子量磷酸酯類，其分子鏈長(zhǎng)且含有大量的氮磷元素，具有阻燃性能好、揮發(fā)性小和voc低的特點(diǎn)；第四，蝦蟹殼處理物作為固體阻燃劑，首先其在高溫下可以形成玻璃狀或穩(wěn)定泡沫覆蓋層，隔絕氧氣，里面的部分蛋白質(zhì)可以形成碳化層阻止聚合物進(jìn)一步熱解；其次蝦蟹殼含有一定的甲殼素，其具有一定的阻燃性，最后蝦蟹殼屬于豐富的可再生生物資源，既綠色環(huán)保又廉價(jià)易獲得。制得的一種高阻燃低voc聚氨酯輕質(zhì)泡沫的組合物材料，在密度(12.1～18.3kg/m3)、壓縮強(qiáng)度(8.4～20.6kpa)和斷裂伸長(zhǎng)率(12.5～25.6％)可以滿足使用條件的情況下，具有阻燃性能好(28.5～31.5％，loi越高，阻燃性能越好)和低voc的優(yōu)點(diǎn)，取得了較好的技術(shù)效果。