[发明专利]一种阻燃聚氨酯材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种聚氨酯材料，其特征在于，包括聚氨酯基体和阻燃助剂；

所述聚氨酯基体通过聚酯二元醇和异氰酸酯聚合得到；

所述阻燃助剂包括阻燃有机硅和片层材料；

所述片层材料选自阻燃可膨胀石墨和、二维纳米片层TiO₂或片层硅土中的至少一种；

所述阻燃可膨胀石墨、片层硅土、二维纳米片层TiO₂经过表面改性。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述聚酯二元醇通过以下步骤得到：

将含有二元醇和二元酸的原料与催化剂混合，发生酯化、缩聚反应，得到所述聚酯二元醇；

所述二元醇选自乙二醇、1，3丙二醇、1，4丁二醇、1，5戊二醇、1，6己二醇、1，8辛二醇、1，10癸二醇或二甘醇中的至少一种；

所述二元酸选自呋喃二甲酸或对苯二甲酸中的至少一种；

所述催化剂为纳米二氧化钛催化剂；

所述酯化反应的温度为120～240℃；

优选地，所述酯化反应的温度为120～130℃；

所述酯化反应结束的标志为不再有水产生；

所述酯化反应结束后抽真空，发生所述缩聚反应；

所述缩聚反应的真空度为＜200Pa；

所述缩聚反应的温度为180～240℃；

所述缩聚反应的时间为1～2.5小时；

所述酯化反应的气氛为氮气气氛；

所述聚酯二元醇数均分子量为800～5000。

3.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述异氰酸酯选自TDI-80、TDI-65和TDI-100中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述阻燃可膨胀石墨的横向尺寸为1um～500um；所述二维纳米片层TiO₂的横向尺寸为50nm～2um；所述片层硅土的横向尺寸为1um～500um；

所述阻燃有机硅选自道康宁FCA-117或道康宁FCA-107中的至少一种。

5.权利要求1～4任一项所述的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将含有异氰酸酯和阻燃有机硅的原料混合，得到混合溶液A；

(2)将含有改性剂和片层材料的原料混合，搅拌，得到混合物B；

(3)将所述混合溶液A和所述混合物B混合均匀，加入所述聚酯二元醇和催化剂，发泡，得到所述聚氨酯材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，(1)中所述混合溶液A中，异氰酸酯的含量为80～98wt％；

所述溶剂为醇水溶液；所述醇水溶液中的醇选自1，4-丁二醇和/或乙醇；所述醇水溶液中醇与水的体积比为2.6～1.2：1。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，(2)中所述的改性剂选自甲基丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯和/或乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯；

所述改性剂的质量为片层材料的质量的5‰～5％。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，(3)中，所述催化剂选自异辛酸亚锡和/或三乙胺；

所述催化剂的质量为聚酯二元醇质量的1‰～1％；

所述聚酯二元醇的质量为所述混合溶液A和所述混合物B总重量的45％～65％；

所述片层材料的用量为所述混合溶液A和所述混合物B总重量的5％～15％。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，(3)中，还包括熟化过程；

所述熟化的时间为5～24小时；

所述熟化的温度为60～100℃。

10.一种权利要求1～4中任意一项所述的聚氨酯材料或权利要求5～9中任意一项所述的制备方法制备的聚氨酯材料的应用，其特征在于，用于管道保温、储罐绝热或墙体保温。