[发明专利]一种生物基阻燃剂的制备方法及制备阻燃聚氨酯泡沫的方法有效
申请号: | 202010631994.2 | 申请日: | 2020-07-03 |
公开(公告)号: | CN111718463B | 公开(公告)日: | 2021-11-09 |
发明(设计)人: | 高明;李永鹏;岳丽娜;李勇军;周旋 | 申请(专利权)人: | 华北科技学院 |
主分类号: | C08G18/66 | 分类号: | C08G18/66;C08G18/65;C08G18/62;C08G18/54;C08G18/50;C08G18/32;C08G12/40;C07H1/00;C07H13/08;C08G101/00 |
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地址: | 065201 河北省廊*** | 国省代码: | 河北;13 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 生物 阻燃 制备 方法 聚氨酯 泡沫 | ||
本发明公开了一种生物基阻燃剂的制备方法,包括以下操作步骤;(1)向植酸水溶液中加入蒸馏水稀释后,向其中持续缓慢加入碳酸钠粉末,搅拌均匀后,直至体系的pH值为6.5‑7.2后,停止加入碳酸钠粉末,得到植酸钠水溶液;(2)将单宁酸水溶液和乙二醇按照体积比为3‑4:1的比例混合均匀后,再向其中加入植酸钠水溶液和浓硫酸水溶液后,油浴下升温至40‑50℃后,反应时间3‑4h,抽滤,用蒸馏水反复洗涤滤饼3次,收集白色固体干燥后得单宁植酸酯。本发明制得的生物基阻燃剂阻燃性能优异,并且对聚氨酯泡沫的力学性能影响较少,能使得聚氨酯泡沫的力学性能和阻燃性能达到平衡。
技术领域
本发明涉及阻燃材料制备技术领域,具体涉及一种生物基阻燃剂的制备方法及制备阻燃聚氨酯泡沫的方法。
背景技术
聚氨酯泡沫(polyurethane Foam,简称PUF)是分子链中含有重复的氨基甲酸酯链节的高分子材料,是通过两个或多个异氰酸酯官能团的分子与含有两个或多个反应性羟基的多元醇在合适的催化剂及适当比例下通过加成聚合反应形成的聚合物。聚氨酯可分为硬质和软质两大类,因其具有优异的柔韧性、机械强度,耐磨性及耐侯性等诸多优点,故在新型材料工业中占有十分重要的地位。软质聚氨酯主要是具有热塑性的线性结构,其具有轻质,弹性好,价格便宜等优良特性,广泛用于家具、隔音防震、过滤等材料。硬质聚氨酯泡沫分子内交联,强度大,不溶性,主要用于建筑、家电,汽车、航空、保温隔热的结构材料。在人们的生活中,从应用合成树脂的广泛程度来看,聚氨酯塑料需求量不断增大,仅此与聚乙烯、聚丙乙烯等通用塑料。自我国工业化后,在合成及阻燃聚氨酯方面的技术也不断增长。
然而,聚氨酯泡沫作为泡沫材料,其内含易燃氢键段,具有密度低,比面积大等特性。聚氨酯本身是一种易燃的有机高分子材料,未经阻燃处理的聚氨酯材料遇火极易燃烧,其极限氧指数(LOI)一般在18%左右,遇火燃烧时,其泡孔结构与氧气接触面积较大,产生大量有毒烟雾。随着人们生活质量的提高,阻燃材料的发展已经成为专家学者关注的焦点,并已取得了不错的进展。目前常用的阻燃剂主要分为含卤阻燃剂、有机和无机磷阻燃剂、膨胀型阻燃剂、含氮阻燃剂及无机物纳米填料等。含卤阻燃剂是目前生产量最大的有机阻燃剂之一。卤系阻燃剂的阻燃效率高,价格较便宜,无论是性能还是价格都比其他阻燃剂优良。卤系阻燃剂经常用于建筑和电子行业,市场需求量很大,约60~90种。又因为含卤阻燃剂的品种多,适用范围广,一直是人们的首选。在没有溴系阻燃剂合适代用品的前提下,溴类阻燃剂仍会被使用相当长的时间,而且还会持续使用。然而,从长远的发展来看,阻燃剂中没有卤元素是人们最终目标。含磷阻燃剂的应用:可作为胶粘剂、涂料,热固性塑料、热塑性塑料、纸张等的阻燃剂。主要种类有红磷、不溶性的聚磷酸铵、有机磷酸酯和水溶性的无机磷酸盐等。膨胀阻燃剂(IFR)的机理是凝聚相阻燃。酸源、炭源、气源构成了膨胀型阻燃剂。膨胀阻燃剂多孔炭层形成过程如图1所示。
膨胀型阻燃剂三个组份的作用,酸源可以释放出无机酸,促使炭源多元醇酯化,作为脱水剂,脱水剂和炭源发生酯化反应,催化剂胺则加速酯化反应的进行,气源和体系燃烧过程中产生的气体让熔融态的体系膨胀发泡,从而固化产生多孔泡沫炭层。
表1 IFR的主要成分
随着二次污染以及过度消耗不可再生能源问题的暴露,传统的卤系阻燃剂等阻燃聚氨酯泡沫已经不能满足绿色环保理念,以生物基为原料的膨胀型阻燃剂引起了人们的关注。生物基大多数来源于植物的各个器官,具有可再生,可降解等优良性能。但是现有的以生物基为原料的膨胀型阻燃剂阻燃性能较差,其在聚氨酯泡沫中加入量较少,无法达到优异的阻燃效果,添加量较多时,会严重影响聚氨酯泡沫的各项力学性能,因而严重限制了以生物基为原料的膨胀型阻燃剂在聚氨酯泡沫领域的应用。
发明内容
为了解决上述存在的问题,本发明提供一种生物基阻燃剂的制备方法及制备阻燃聚氨酯泡沫的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种生物基阻燃剂的制备方法,包括以下操作步骤;
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