[发明专利]一种阻燃抑烟软质聚氨酯泡沫复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于阻燃抑烟材料领域，具体涉及一种阻燃抑烟软质聚氨酯泡沫复合材料，所述复合材料是将水溶性酚醛树脂和ZIFs纳米材料通过静电作用组装在软质聚氨酯泡沫表面制得的。本发明还涉及一种上述复合材料的制备方法，用水溶性酚醛树脂和Co‑ZIF‑L通过自组装的方式在软质聚氨酯泡沫表层形成阻燃涂层，一方面，酚醛树脂在燃烧过程中形成的炭层具有一定的物理屏障效应；另一方面，Co‑ZIF‑L纳米片具有片层阻隔作用，同时纳米片中含有Co元素，在燃烧过程中生成的Co₃O₄可以催化形成更多且致密的炭层，从而起到阻燃抑烟作用。本发明的制备方法，原料易得，方法简单，绿色环保。

技术领域

本发明属于阻燃抑烟材料领域，具体涉及一种阻燃抑烟软质聚氨酯泡沫复合材料及其制备方法。

背景技术

软质聚氨酯泡沫(FPUF)具有质轻、柔软、透气、回弹性好、隔音等多种优良特性，被广泛应用在工业和民用领域。然而，FPUF具有多孔结构高度易燃，未经阻燃处理的FPUF的氧指数仅为18％左右；低密度和高开孔率使它具有很好的空气流通性，在燃烧时可通过泡孔源源不断地供给氧气，所以极易燃烧并容易发生滴落现象；另外，燃烧时还会产生大量有毒烟气，如CO、HCN、NO等，给人员疏散和灭火带来困难。因此降低FPUF的可燃性和有毒烟气的产生具有重要意义。

酚醛树脂(PR)作为一种耐高温的高分子材料，具有较高的碳氢比、稳定的芳香环结构和交联密度高等特点；此外，由于结构中具有大量的酚羟基，在燃烧时能快速脱水形成保护炭层，起到隔绝可燃气体进入和阻碍基体进一步降解的作用；然而，通常使用的酚醛树脂由于分子量大，作为涂层使用时，需要溶解于有机溶剂中才能进行操作，这样不仅提高了成本，而且污染环境，同时有机溶剂易燃易爆，对生产安全也构成威胁。水溶性酚醛树脂作为合成酚醛树脂的中间体，因其分子链上含有羟甲基官能团及二亚甲基醚键结构，使得其具有较好的水溶性和自固化性能。在水溶液中，酚羟基的电离作用较强，产生酚氧基负离子，而合成过程使用的催化剂如NaOH等也可以促进酚羟基的电离。因此水溶性酚醛水溶液可当做带负电荷的聚电解质溶液，为水溶性酚醛树脂作为自组装涂层提供了可能。

沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)作为一种极具发展前景的无机-有机杂化材料，由于其合成方法简单、灵活的多孔结构、比表面积大等特点，被广泛应用于分子识别、药物传递、气体储存和催化等领域。一些研究人员将类沸石咪唑酯骨架结构材料用于制备纳米复合阻燃剂来提高聚合物材料的阻燃性能并取得了一定的效果，然而，单独使用时通常不能达到较好的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻燃抑烟软质聚氨酯泡沫复合材料，可以提高FPUF材料的阻燃性能并改善融滴现象，且可以有效抑制有毒烟气的释放。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种阻燃抑烟软质聚氨酯泡沫复合材料，所述复合材料是将水溶性酚醛树脂和ZIFs纳米材料通过静电作用组装在软质聚氨酯泡沫表面制得的。

本发明另一目的在于提供一种上述阻燃抑烟软质聚氨酯泡沫复合材料的制备方法，通过静电作用在软质聚氨酯泡沫表面形成自组装阻燃涂层，阻燃效果显著，且原料易得、方法简单、绿色环保。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种上述阻燃抑烟软质聚氨酯泡沫复合材料的制备方法，包括如下步骤：

a)制备水溶性酚醛树脂溶液：将熔融苯酚和甲醛水溶液混合，机械搅拌，向其中加入氢氧化钠，反应后得水溶性酚醛树脂；将水溶性酚醛树脂溶解于去离子水中，调节其pH值至9.0～10.0，搅拌后得到水溶性酚醛树脂溶液，记为溶液A1；

制备Co-ZIF-L悬浮液：分别配置硝酸钴溶液和二甲基咪唑溶液，将二甲基咪唑溶液缓慢滴加到硝酸钴溶液中，搅拌后静置、过滤得到沉淀物，将沉淀物用去离子水、真空干燥后得到Co-ZIF-L纳米片；将Co-ZIF-L溶解于去离子水中，超声振荡2h得Co-ZIF-L悬浮液，记为悬浮液A2；