[发明专利]一种家具用阻燃性聚氨酯弹性体材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种家具用阻燃性聚氨酯弹性体材料及其制备方法。所述阻燃性聚氨酯弹性体材料包括如下质量份数的原料组分：100份聚氨酯弹性体、1‑3份离子液体、4‑8份硼系离子交换剂、15‑30份铝溶胶和5‑15份可膨胀石墨。所述阻燃性聚氨酯弹性体材料是通过先将离子液体、硼系离子交换剂、铝溶胶和可膨胀石墨混合反应，然后将得到的固体成分与聚氨酯弹性体熔融共混的方法制备得到。本发明提供的阻燃性聚氨酯弹性体材料具有较高的阻燃性能，使用过程中无小分子阻燃剂析出，阻燃性能长期有效，特别适合用于沙发、床垫、座椅扶手等家具。

技术领域

本发明属于聚氨酯材料技术领域，具体涉及一种家具用阻燃性聚氨酯弹性体材料及其制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是目前生活中常用的塑料之一，其特点兼具了塑料的加工工艺性能与橡胶的物理机械性能，具有高弹性、高强度、高耐磨性、耐辐射性、耐油性、耐低温脆性并且硬度可在很大范围内可调等力学性能。但是TPU应用也有具有局限性，极容易燃烧，TPU燃烧时火焰剧烈并且伴有浓烈的黑烟，热释放量大，同时具有严重的熔滴滴淌现象，使其直接应用具有很大的局限性，所以阻燃性聚氨酯弹性体材料的研究一直是当今聚氨酯材料研究的热点。

传统的阻燃方法是在材料中引入具有高效阻燃性的卤素元素，但材料在燃烧时会释放大量的有毒有害气体，对人体和环境造成极大的二次危害。CN105440652A公开了一种阻燃热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，采用离子液体和膨胀型阻燃剂(次磷酸铝、聚磷酸铵等)对聚氨酯弹性体进行阻燃改性，但是离子液体为小分子，且常温下为液态，容易从基材中迁移析出，导致材料丧失阻燃性。而且其所用的膨胀型阻燃剂添加量较高，对材料的力学性能有负面影响。此外，家具用聚氨酯弹性体材料的阻燃性能要求更高，因此上述聚氨酯弹性体材料的阻燃性能也有待于进一步改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种家具用阻燃性聚氨酯弹性体材料及其制备方法。该聚氨酯弹性体材料具有较高的阻燃性能，使用过程中无小分子阻燃剂析出，阻燃性能长期有效，特别适合用于沙发、床垫、座椅扶手等家具。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种家具用阻燃性聚氨酯弹性体材料，包括如下质量份数的原料组分：

离子液体具有一定的阻燃能力，但其分子量小且常温下为液态，容易在基材中迁移析出，使材料逐渐丧失阻燃能力。可膨胀石墨是一种膨胀性阻燃剂，受热时石墨层间的插入物分解或气化，使片层被胀开，形成“蠕虫状”膨胀炭层，具有隔热、隔氧、抑烟和防熔滴的功能，但粒径较小的可膨胀石墨阻燃性能很差，这是因为石墨片层之间的插层剂受热所产生的气体还没来得及将石墨片层胀开，就从片层之间逃逸出来。因此，常用的可膨胀石墨为微米级，甚至毫米级，但较大粒径的可膨胀石墨容易导致材料的力学性能下降。

本发明采用硼系离子交换剂与铝溶胶在碱性环境下形成阻燃性纳米级硼铝氢氧化物粒子，其一方面与离子液体络合，防止离子液体迁移析出；另一方面堵塞可膨胀石墨片层间的空隙，使较小粒径的可膨胀石墨也能够具有良好的阻燃性能，从而减轻大粒径可膨胀石墨对基材力学性能造成的不良影响。上述各原料在特定的比例下相互配合，具有协同阻燃的作用，提高了聚氨酯弹性体的阻燃性能。

本发明中，所述离子液体的质量份数可以是1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份、2份、2.1份、2.2份、2.3份、2.4份、2.5份、2.6份、2.7份、2.8份、2.9份或3份等。

所述硼系离子交换剂的质量份数可以是4份、4.2份、4.3份、4.5份、4.6份、4.8份、5份、5.2份、5.3份、5.5份、5.6份、5.8份、6份、6.2份、6.3份、6.5份、6.6份、6.8份、7份、7.2份、7.3份、7.5份、7.6份、7.8份或8份等。