【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料及其制备方法，属于聚氨酯材料领域。
技术介绍
1、聚氨酯(pu)又称氨基甲酸酯，通常是由异氰酸酯和多元醇化合物经化学反应形成具有重复氨基甲酸酯基团(-nhcoo-)的高分子聚合物材料，因其具有良好的耐化学性和稳定性而广泛应用于各行各业。其中用量最大的是聚醚型的软质聚氨酯泡沫(fpuf)，因其具有轻质、多孔和优异的回弹性而被广泛用于汽车、高铁、飞机的座椅坐垫。然而，聚氨酯泡沫基材由大量碳氢链组成，且具有轻质多孔结构，自身极限氧指数(loi)仅17.0-19.0％，使其极易被点燃，一旦点燃火势迅速蔓延，伴随产生大量有毒有害气体和烟雾，威胁生命安全和危害环境。因此对其进行阻燃改性，提高它的火安全性能尤为必要。
2、了解聚合物的燃烧分解特性，有助于针对性设计和选择阻燃剂以提升聚合物材料防火安全性能。fpuf的分解主要可分为两个阶段；第一个阶段发生在250℃～320℃，该阶段fpuf的失重较少(＜20wt％)，主要是-nhcoo-断裂生成异氰酸酯、聚醚多元醇、伯胺、仲胺、烯烃和二氧化碳等产物；第二个阶段主要发生在320℃～450℃，fpuf会有明显失重，约为70wt％，主要是聚醚多元醇的进一步分解。聚醚链很容易与o2反应形成过氧化物，随后发生c-c、c-o、c-h键的随机断裂生成含有烃基、醚基、羰基的化合物和h2o、co2等小分子气体。从fpuf的燃烧分解特性来看，在较低温度下fpuf就会开始分解并形成液池，而一旦被点燃火势就会迅速蔓延，所以fpuf的阻燃难度极高。
3、根
技术实现思路
1、针对上述缺陷，本专利技术提供一种阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料，通过向fpuf中引入特定的钾盐/铯盐/钠盐催化-nhcoo-在低温下快速分解，并在低温下促进聚醚快速氧化释放大量co2稀释可燃物和氧气浓度，从而制得一种高阻燃聚氨酯泡沫材料。特别是，添加了少量甲酸钾和苹果酸钾的fpuf泡沫材料，其loi值可分别达到26.0％及以上；即本专利技术实现了在极低阻燃剂添加量(<3php)的情况下使loi达到26.0％，突破了传统阻燃剂阻燃fpuf阻燃效率低的难题。同时，甲酸钾和苹果酸钾阻燃fpuf均能通过水平燃烧ul 94-hb的最高等级hf1。
2、此外，甲酸钾和苹果酸钾的加入可使fpuf燃烧产生的co、nox、hcn等有毒气体浓度显著降低。其中，hcn和nox的浓度相比于未阻燃fpuf(纯样)降低60％和80％以上。这两种阻燃fpuf的常规毒性指数(citg)相比于纯fpuf也降低80％以上。在烟密度测试中，甲酸钾和苹果酸钾阻燃fpuf在90s时的烟密度(ds1.5)也降低70％以上。
3、不仅如此，本专利技术所述的钾盐/铯盐/钠盐对聚氨酯链的催化聚合和离子簇的形成有助于增强聚氨酯的强度和回弹性。与纯fpuf相比，甲酸钾和苹果酸钾的加入可使fpuf的拉伸强度提高20％以上，拉伸韧性提高40％以上。此外，在75％压缩永久变形测试中，添加了甲酸钾和苹果酸钾的fpuf变形率均小于10％。可见，本专利技术制得了一种综合性能优异的阻燃聚氨酯泡沫材料。综上所述，与传统阻燃剂相比，本专利技术所述的阻燃剂具有低毒性、高阻燃效率、对材料机械性能、泡孔结构等影响较小等优点，本
技术实现思路
具有很强的应用前景。
4、本专利技术的技术方案：
5、本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料，所述泡沫材料的原料包括：聚醚多元醇100重量份，异氰酸酯20～200重量份，阻燃剂0.1～5.0重量份；其中，所述阻燃剂选自下述物质中的一种或多种组合：甲酸钾、苹果酸钾、2-羟基丙酸钾、柠檬酸钾、苯乙酸钾、维生素c钾、氧嗪酸钾、乙二胺四乙酸钾、丙二胺四乙酸钾、2-吡啶甲酸钾、4-甲基水杨酸钾、乙二醇双(2-氨基-乙基醚)四乙酸钾、吲哚-2-羧酸钾、2-羟基烟酸钾、没食子酸钾酸钾、维生素c钠、甲酸铯、苹果酸铯、2-羟基丙酸铯、柠檬酸铯、苯乙酸铯、维生素c铯、氧嗪酸铯、乙二胺四乙酸铯、丙二胺四乙酸铯、2-吡啶甲酸铯、4-甲基水杨酸铯、乙二醇双(2-氨基-乙基醚)四乙酸铯、吲哚-2-羧酸铯、2-羟基烟酸铯或没食子酸铯。
6、进一步，所述泡沫材料的原料还包括：发泡剂、交联剂、催化剂和表面活性剂；各原料的比例为：聚醚多元醇100重量份，异氰酸酯20～200重量份，阻燃剂0.1～5.0重量份，发泡剂1～20重量份，交联剂1～5重量份，催化剂0.05～2重量份，表面活性剂1～5重量份。
7、进一步，所述聚醚多元醇选自：羟值为20～800mgkoh/g的聚醚多元醇中的至少一种。
8、进一步，所述异氰酸酯选自：二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、聚醚多元醇改性的二苯基甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。
9、进一步，所述发泡剂选自：水、二氯甲烷、正戊烷、环戊烷、异戊烷、一氟二氯乙烷、五氟丙烷中的至少一种。
10、进一步，所述交联剂选自：三乙醇胺、二乙醇胺、丙三醇中的至少一种。
11、进一步，所述催化剂选自：双二甲氨基乙基醚、三乙烯二胺、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、n,n-二甲基乙醇胺中的至少一种。
12、进一步，所述表面活化剂选自：硅烷基型和硅氧烷基型硅油表面活性剂中的至少一种。
13、本专利技术要解决的第二个技术问题是提供上述阻燃低烟毒聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述泡沫材料的原料包括：聚醚多元醇100重量份，异氰酸酯20～200重量份，阻燃剂0.1～5.0重量份；其中，所述阻燃剂选自下述物质中的一种或多种组合：甲酸钾、苹果酸钾、2-羟基丙酸钾、柠檬酸钾、苯乙酸钾、维生素C钾、氧嗪酸钾、乙二胺四乙酸钾、丙二胺四乙酸钾、2-吡啶甲酸钾、4-甲基水杨酸钾、乙二醇双(2-氨基-乙基醚)四乙酸钾、吲哚-2-羧酸钾、2-羟基烟酸钾、没食子酸钾酸钾、维生素C钠、甲酸铯、苹果酸铯、2-羟基丙酸铯、柠檬酸铯、苯乙酸铯、维生素C铯、氧嗪酸铯、乙二胺四乙酸铯、丙二胺四乙酸铯、2-吡啶甲酸铯、4-甲基水杨酸铯、乙二醇双(2-氨基-乙基醚)四乙酸铯、吲哚-2-羧酸铯、2-羟基烟酸铯或没食子酸铯。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述泡沫材料的原料还包括：发泡剂、交联剂、催化剂和表面活性剂；各原料的比例为：聚醚多元醇100重量份，异氰酸酯20～200重量份，阻燃剂0.1～5.0重量份，发泡剂1～20重量份，交联剂1～5重量份，催化剂0.05～2重量份，表面活性剂1～5重量份
3.根据权利要求1或2所述的一种阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述聚醚多元醇选自：羟值为20～800mgKOH/g的聚醚多元醇中的至少一种；
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述发泡剂选自：水、二氯甲烷、正戊烷、环戊烷、异戊烷、一氟二氯乙烷或五氟丙烷中的至少一种；
5.权利要求1～4任一项所述阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将混匀的聚醚多元醇、阻燃剂、发泡剂、交联剂、催化剂和表面活性剂作为A料，再加入由异氰酸酯组成的B料，A料和B料混匀后发泡成型，然后固化后制得所述阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料。
6.根据权利要求5所述阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料的制备方法，其特征在于，各原料的比例为：聚醚多元醇100重量份，异氰酸酯20～200重量份，阻燃剂0.1～5.0重量份，发泡剂1～20重量份，交联剂1～5重量份，催化剂0.05～2重量份，表面活性剂1～5重量份。
7.一种提高聚氨酯泡沫材料阻燃性能和/或降低毒性烟气释放的方法，其特征在于，所述方法为：在制备聚氨酯泡沫材料的过程中引入阻燃剂，所述阻燃剂选自下述物质中的一种或多种组合：甲酸钾、苹果酸钾、2-羟基丙酸钾、柠檬酸钾、苯乙酸钾、维生素C钾、氧嗪酸钾、乙二胺四乙酸钾、丙二胺四乙酸钾、2-吡啶甲酸钾、4-甲基水杨酸钾、乙二醇双(2-氨基-乙基醚)四乙酸钾、吲哚-2-羧酸钾、2-羟基烟酸钾、没食子酸钾酸钾、维生素C钠、甲酸铯、苹果酸铯、2-羟基丙酸铯、柠檬酸铯、苯乙酸铯、维生素C铯、氧嗪酸铯、乙二胺四乙酸铯、丙二胺四乙酸铯、2-吡啶甲酸铯、4-甲基水杨酸铯、乙二醇双(2-氨基-乙基醚)四乙酸铯、吲哚-2-羧酸铯、2-羟基烟酸铯或没食子酸铯。
8.根据权利要求7所述的一种提高聚氨酯泡沫材料阻燃性能和/或降低毒性烟气释放的方法，其特征在于，所述提高聚氨酯泡沫材料阻燃性能和降低毒性烟气释放的方法为：先将聚醚多元醇、阻燃剂、发泡剂、交联剂、催化剂和表面活性剂混匀作为A料，再加入由异氰酸酯组成的B料，A料和B料混匀后发泡成型，然后固化后制得所述阻燃聚氨酯泡沫材料；其中，各原料比例为：聚醚多元醇100重量份，异氰酸酯20～200重量份，阻燃剂0.1～5.0重量份，发泡剂1～20重量份，交联剂1～5重量份，催化剂0.05～2重量份，表面活性剂1～5重量份。
9.根据权利要求7或8所述的一种高聚氨酯泡沫材料阻燃性能和/或降低毒性烟气释放的方法，其特征在于，所述聚醚多元醇选自：羟值为20～800mg KOH/g的聚醚多元醇中的至少一种；
10.根据权利要求7～9任一项所述的一种提高聚氨酯泡沫材料阻燃性能和/或降低毒性烟气释放的方法，其特征在于，所述发泡剂选自：水、二氯甲烷、正戊烷、环戊烷、异戊烷、一氟二氯乙烷或五氟丙烷中的至少一种；
...【技术特征摘要】
1.一种阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述泡沫材料的原料包括：聚醚多元醇100重量份，异氰酸酯20～200重量份，阻燃剂0.1～5.0重量份；其中，所述阻燃剂选自下述物质中的一种或多种组合：甲酸钾、苹果酸钾、2-羟基丙酸钾、柠檬酸钾、苯乙酸钾、维生素c钾、氧嗪酸钾、乙二胺四乙酸钾、丙二胺四乙酸钾、2-吡啶甲酸钾、4-甲基水杨酸钾、乙二醇双(2-氨基-乙基醚)四乙酸钾、吲哚-2-羧酸钾、2-羟基烟酸钾、没食子酸钾酸钾、维生素c钠、甲酸铯、苹果酸铯、2-羟基丙酸铯、柠檬酸铯、苯乙酸铯、维生素c铯、氧嗪酸铯、乙二胺四乙酸铯、丙二胺四乙酸铯、2-吡啶甲酸铯、4-甲基水杨酸铯、乙二醇双(2-氨基-乙基醚)四乙酸铯、吲哚-2-羧酸铯、2-羟基烟酸铯或没食子酸铯。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述泡沫材料的原料还包括：发泡剂、交联剂、催化剂和表面活性剂；各原料的比例为：聚醚多元醇100重量份，异氰酸酯20～200重量份，阻燃剂0.1～5.0重量份，发泡剂1～20重量份，交联剂1～5重量份，催化剂0.05～2重量份，表面活性剂1～5重量份。
3.根据权利要求1或2所述的一种阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述聚醚多元醇选自：羟值为20～800mgkoh/g的聚醚多元醇中的至少一种；
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料，其特征在于，所述发泡剂选自：水、二氯甲烷、正戊烷、环戊烷、异戊烷、一氟二氯乙烷或五氟丙烷中的至少一种；
5.权利要求1～4任一项所述阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将混匀的聚醚多元醇、阻燃剂、发泡剂、交联剂、催化剂和表面活性剂作为a料，再加入由异氰酸酯组成的b料，a料和b料混匀后发泡成型，然后固化后制得所述阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料。
6.根据权利要求5所述阻燃低烟毒聚氨酯泡沫材料的制备方法，其特征在于，各原料的比例为：聚醚多元醇100重量...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈明军，罗伟，汪婷，赵海波，颜渊巍，王玉忠，邓瑾妮，符志成，安文丽，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：
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