一种可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫及其制备方法，所述阻燃聚氨酯泡沫由以下原料制备：20

【技术实现步骤摘要】
一种可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫及其制备方法


[0001]本专利技术涉及阻燃聚氨酯
，尤其是涉及一种可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯泡沫应用广泛，但极易燃烧，且燃烧热值高，烟密度大，烟气有毒性，容易引起窒息死亡。可膨胀石墨(EG)是传统的膨胀型阻燃剂，对聚氨酯有很好的阻燃性，当与火源接触时，会迅速膨胀成“蠕虫状”，通过体积扩大快速将火焰熄灭。但在聚氨酯泡沫中单独添加可膨胀石墨时，燃烧时产生的松散的“蠕虫状”炭层，非常容易脱落，严重影响可膨胀石墨的阻燃抑烟性能，且添加可膨胀石墨后对材料力学性能影响较大，故常需要与其它阻燃剂复配使用。
[0003]传统的卤素阻燃剂具有毒性，严重危害人们的生命安全，且石油资源的日益枯竭，石油基化学品的使用给人类带来的许多负面的问题。因此绿色、可再生、环境友好型资源代替石油基原料的研究，成为目前学术界关注重点。
[0004]海藻精是以海洋生物海藻为主要原料提取而成的纯天然物质，海藻精价格低廉，是一种天然的绿色、可再生资源，目前主要用作肥料，在其他领域尤其阻燃方向还未曾有过研究报道。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫及其制备方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫，由以下原料制备：20
‑
24g的聚醚多元醇、20
‑
24g的异氰酸酯、2.5
‑/>10g的可膨胀石墨和0.025
‑
2g的海藻精。
[0007]进一步地，由以下原料制备：21.25g的聚醚多元醇、21.25g的异氰酸酯、7.5g的可膨胀石墨和0.025
‑
2g的海藻精。
[0008]进一步地，由以下原料制备：21.25g的聚醚多元醇、21.25g的异氰酸酯、7.5g的可膨胀石墨和0.05g的海藻精。
[0009]一种可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)将海藻精放入研钵中研磨，得到预处理的海藻精；
[0011](2)称取聚醚多元醇、异氰酸酯、可膨胀石墨以及预处理的海藻精，将预处理的海藻精加入到聚醚多元醇中，混合后搅拌均匀，得到物质A；
[0012](3)将可膨胀石墨加入到异氰酸酯中，混合后搅拌均匀，得到混合物B；
[0013](4)然后将物质A和物质B混合后机械搅拌均匀，放入到模具中，常温常压下，发泡熟化20
‑
24h。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015]本专利技术采用的海藻精阻燃协效剂，具有良好的热稳定性能，在添加少量海藻精的情况下，通过与可膨胀石墨复配，聚氨酯复合材料的极限氧指数得到了较大提高，达31.9％，力学性能影响较少，其压缩应变有较大的提升。
[0016]本专利技术采用的海藻精，以海藻为原料提取而成的纯天然物质，价格低廉，是一种绿色、可再生资源，目前主要用作肥料，但是本专利技术通过少量海藻精与可膨胀石墨复配，较大地提高了材料的热稳定性能，碳层更加致密结实，膨胀度提高，大幅度降低了CO2释放速率，对可膨胀石墨/硬质聚氨酯泡沫阻燃性能有很明显的提升。
附图说明
[0017]图1为热重曲线；
[0018]图2为锥形量热残炭照片；
[0019]图3为CO2释放速率曲线；
[0020]图4为CO释放速率曲线；
[0021]图5为力学性能测试曲线。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。
[0023]一种可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤：
[0024](1)将海藻精放入研钵中研磨后，放入到100目的筛子中过筛，得到预处理的海藻精；
[0025](2)称取21.25g聚醚多元醇、21.25异氰酸酯、7.5g可膨胀石墨以及预处理的海藻精，将预处理的海藻精加入到聚醚多元醇中，混合后机械搅拌均匀，得到混合物A；
[0026](3)将可膨胀石墨加入到异氰酸酯中，混合后机械搅拌均匀，得到混合物B；
[0027](4)然后将物质A和物质B混合后机械搅拌均匀，放入到12cm
×
12cm
×
12cm的模具中，常温常压下，发泡熟化20
‑
24h。
[0028]海藻精的用量及聚氨酯泡沫的极限氧指数(LOI)如表1所示：
[0029]表1不同含量海藻精协同可膨胀石墨的聚氨酯泡沫材料
[0030] 海藻精质量(g)极限氧指数(％)对比例一0.0026.6实施例一0.02530.0实施例二0.0531.9实施例三0.07528.3实施例四0.127.8实施例五0.12527.9实施例六0.1528.1实施例七0.2527.5实施例八0.37527.5实施例九0.527.3实施例十127.8
实施例十一1.527.8实施例十二227.3
[0031]对比例二
[0032]将上述实施例中的海藻精替换成海藻酸钠，当海藻酸钠的质量为0.1g时，聚氨酯泡沫的极限氧指数(LOI)最高，为28.4％，因此对比例二与实施例二基本相同，不同之处在于将海藻精替换成海藻酸钠，添加海藻精有利于提高聚氨酯泡沫的极限氧指数。
[0033]对比例三
[0034]将上述实施例中的海藻精替换成海藻酸钴，当海藻酸钴的质量为0.2g时，聚氨酯泡沫的极限氧指数(LOI)最高，为27.9％，因此对比例三与实施例四基本相同，不同之处在于将海藻精替换成海藻酸钴。
[0035]通过上述分析可知，当可膨胀石墨的添加量为7.5g时，海藻精的添加量越少，在硬质聚氨酯泡沫中效果越明显，当海藻精的添加量达到0.05％时，氧指数为31.9％，达到难燃级别；而海藻酸钠和海藻酸钴的添加量大，对硬质聚氨酯泡沫的阻燃性提升较低。
[0036]对比例四
[0037]本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于去掉可膨胀石墨和海藻精，得到硬质聚氨酯泡沫纯样(纯RPUF)。
[0038]对实施例二及对比例一至四进行测试，测试结果如下：
[0039](1)热重分析(TG)，如图1所示，700℃下的最终剩碳率，实施例二的剩碳率最高，为31.15％，较对比例一(为22.78％)提高36.7％，较对比例二(为16.01％)提高了94.6％，较对比例三(为13.52％)提高了130.4％，较对比例四(为9.24％)提高了237.1％。以上结果说明了海藻精与可膨胀石墨复配后，具有很好的协效作用，对材料的热稳定性和阻燃性能有非常好的效果。
[0040](2)锥形量热测试后剩余炭层的照片，如图2所示，A(a)：对比例四；B(b)：对比例一；C(c)：对比例二；D(d)：对比例三；E(e)：实施例二。对比例四纯RPUF燃烧后只有极少量残炭，锡纸很大面积被烧穿。对比添加可膨胀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫，其特征在于，由以下原料制备：20
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24g的聚醚多元醇、20
‑
24g的异氰酸酯、2.5
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10g的可膨胀石墨和0.025
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2g的海藻精。2.根据权利要求1所述的一种可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫，其特征在于，由以下原料制备：21.25g的聚醚多元醇、21.25g的异氰酸酯、7.5g的可膨胀石墨和0.025
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2g的海藻精。3.根据权利要求2所述的一种可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫，其特征在于，由以下原料制备：21.25...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓茜，高明，孙春峰，王家盛，
申请(专利权)人：华北科技学院中国煤矿安全技术培训中心，
类型：发明
国别省市：