[发明专利]一种水玻璃聚氨酯阻燃材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种水玻璃聚氨酯阻燃材料的制备方法，它是以下述重量配比的原料制成，水玻璃80g～90g，聚酯多元醇10g～20g，特种聚酯NG‑100 5g，硅油4g，催化剂Y(PT303 0.5g PT304 1g，醋酸钾2g)，二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)150g～160g。

技术领域

本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种水玻璃聚氨酯阻燃材料的制备方法。

背景技术

聚氨酯保温材料是目前国际上性能最好的保温材料。聚氨酯具有质量轻、导热系数低、耐热性好、耐老化、容易与其它基材黏结、燃烧不产生熔滴等优异性能，在欧美国家广泛用于建筑物的屋顶、墙体、天花板、地板、门窗等作为保温隔热材料。被建筑业称为“新时代环保材料”的聚氨酯是由硬质聚醚、助剂与多异氰酸酯进行交联反应发泡而制备的,它是一种新型的绝热保温防腐的高分子合成材料,具有较低的水蒸气渗透系数和良好的不透水性。它是一种具有闭孔结构的低密度微孔高分子泡沫塑料,集保温和防水功能于一体,与金属、木材、水泥、砖石、玻璃等都有很强的粘结性能。同时,它的生产原料反应性能高,具有良好的流动性,能顺利地充满复杂形状的模腔和室间,固化速度快,能在工厂中实现高效率大批量的生产。

但未经阻燃改性的聚氨酯保温材料是一种可燃材料，燃烧等级仅为易燃D级(国家标准GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》按燃烧性能将材料分为：A1级、A2级、B级、C级、D级、E级、F级7个等级)。聚氨酯保温材料主要分为结构型阻燃和添加型阻燃两大类，结构型阻燃聚氨酯保温材料由于制造成本高，技术难度大目前在市场上很难推广，目前国内市场主要以添加型的阻燃材料为主。而添加型阻燃又分为无机添加和有机添加，现常用的聚氨酯保温阻燃材料主要是添加一些种有含P、N和卤素(Cl和Br)阻燃聚醚多元醇来提高氧指数,但其会对聚氨酯基材的尺寸稳定性有一定影响，另外也会在火灾中会产生大量的有害有毒气体，因而饱受诟病。一方面，达到B级阻燃要求，一般需采用含Br阻燃聚醚多元醇，由此燃气中含有HBr，带来毒性大、烟雾大的严重缺陷。另一方面，达到难燃B级的聚氨酯保温材料一般售价均较高，这在很大程度上影响了聚氨酯保温材料在建筑领域中的推广应用。近几年添加固体物无机阻燃便是近几年保温领域主要研究热点，如加入一些氢氧化铝，轻质碳酸钙，碳酸镁，膨胀石墨等阻燃材料具有阻燃在保温材料领域得到广泛应用。固体物无机阻燃最大优势为低毒、抑烟、低腐蚀、价格低廉，但是要达到较高的阻燃效果，需在高分子材料中的添加量较高，添加后有机物料的粘度迅速增大，配方各组分的相容性也会大大降低，而且容易出现分层现象。对于制造的设备也提出了很高的要求，另外基材的加工性能和力学性能也受到很大的影响。

水玻璃是硅酸钠(Na2O·nSiO2)的水溶液，常温下呈液态，价廉易得。水玻璃作为水玻璃无机物聚氨酯阻燃泡沫材料是因为水玻璃中含有大量的化合水，化合水在泡沫产生过程中很稳定，在泡沫高温燃烧时会快速分解，在一定的温度下，结晶化合水就会大量分离，从而吸收大量的燃烧热，降低材料表面的温度，同时大量的水蒸汽在泡沫的表面形成一道隔离空气的屏障，从而起到阻燃的作用。另外硅酸钠也是一种烟雾抑制剂，在燃烧物表面形成一层均匀致密的覆盖膜，从而降低烟雾和毒气的产生。

公开号为CN101679725的中国发明专利教导了一种赋予聚酯优良的阻燃性和形状保持性的组合物，在其技术方案中描述了硅酸钠溶液的含量影响最终聚酯产品的重量和阻燃性。因此，基于组合物的总重量，硅酸钠溶液的用量优选为55重量％～75重量％。如果硅酸钠溶液的含量低于55重量％，则不能充分地赋予阻燃性。同时，如果硅酸钠溶液的含量超过75重量％，则组合物的粘度增加，因而导致难以进行实现阻燃的应用和干燥工序，并导致制备效率下降。

目前，在利用水玻璃作为水玻璃聚氨酯阻燃泡沫材料提高聚氨酯泡沫耐火性能的情况下，又大幅度提高聚氨酯泡沫的力学性能，制备出的高强度阻燃聚氨酯保温板至今还未见报道。因此，研究一种新配方的水玻璃聚氨酯阻燃材料及其制备方法具有重要的实际意义和应用价值。

发明内容