一种阻燃硬质聚氨酯泡沫的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种阻燃硬质聚氨酯泡沫的制备方法，属于材料制备技术领域。本发明首先用自行培养的酵母菌菌丝悬浮液中所含有的木聚糖酶，分解利用竹浆中的木素，形成干燥漂白竹屑粉，再利用聚乙二醇和丙三醇为液化剂，浓硫酸为催化剂，在加热条件下，使竹屑液化，得油状浓缩液，最后以N，N?二甲基甲酰胺为催化剂，硅油为表面活性剂，一氟二氯乙烷为发泡剂，三聚氰胺和聚磷酸铵为阻燃剂，配合油状浓缩液中的苯环结构，即可制备得阻燃硬质聚氨酯泡沫。本发明本发明制备的阻燃硬质聚氨酯泡沫阻燃效果好，氧指数为45～49；且阻燃性能不会随着时间的延长而下降，阻燃性能稳定。
【专利说明】
一种阻燃硬质聚氨酯泡沬的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种阻燃硬质聚氨酯泡沫的制备方法，属于材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002]聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品种之一。聚氨酯泡沫导热系数低，仅为0.022W/(m.K)?0.024W/(m.K)，是目前所有保温材料中导热系数最低的。由于聚氨酯泡沫的优异性能，其应用范围十分广泛，几乎渗透到国民经济各部门，特别在建筑保温、运输、冷藏、绝热等部门使用得十分普遍，已成为不可缺少的材料之一 ο聚氨酯泡沫是可燃物，遇火会燃烧并分解且不易自熄，产生大量有毒烟雾，给灭火带来困难。聚氨酯泡沫的许多应用领域如建筑材料、保温材料等都有阻燃要求，因此开发阻燃级聚氨酯泡沫已受到人们的广泛关注。
[0003]国外用于建筑领域的硬质聚氨酯泡沫的多元醇原料主要采用聚酯型多元醇，同时由于含有芳环结构的聚酯多元醇合成的泡沫，其耐温性和阻燃性能明显优于聚醚多元醇，因此建筑领域所用的硬质聚氨酯泡沫采用的聚酯多元醇以苯酐聚酯多元醇为主。目前国内生产的聚酯多元醇都是二官能度产品，但为满足不断提高的阻燃要求，用其制备的聚氨酯泡沫材料中需要添加大量的阻燃剂，因此往往会使材料的物理机械性能大幅度下降，并且随着时间的延长，材料中的阻燃剂会发生迀移从而使材料的阻燃性能下降。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题:针对添加大量的阻燃剂以提高硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能，而使得材料的物理机械性能大幅度下降，并且随着时间的延长，材料中的阻燃剂会发生迀移从而使材料的阻燃性能下降的问题，提供了一种首先用自行培养的酵母菌菌丝悬浮液中所含有的木聚糖酶，分解利用竹浆中的木素，形成干燥漂白竹肩粉，再利用聚乙二醇和丙三醇为液化剂，浓硫酸为催化剂，在加热条件下，使竹肩液化，得油状浓缩液，最后以N，N-二甲基甲酰胺为催化剂，硅油为表面活性剂，一氟二氯乙烷为发泡剂，三聚氰胺和聚磷酸铵为阻燃剂，配合油状浓缩液中的苯环结构，即可制备得阻燃硬质聚氨酯泡沫的方法，本发明制备的阻燃硬质聚氨酯泡沫阻燃效果好，且阻燃性能不会随着时间的延长而下降。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)依次称取2?4g葡萄糖，I?3g蛋白胨，0.6?0.8g酵母膏，15?2(^琼脂溶于1.0?1.5L去离子水中，再将其转入压力蒸汽灭菌器中，在0.09?0.1 IMPa条件下杀菌消毒20?30min，得培养基，按接种量的3?6%接种酵母菌，再将接种后的培养基移至恒温摇床中，在100?150r/min，30?35°C条件下培养2?4天后，用100?200mL去离子水淋洗培养基表面，收集淋洗液，得菌丝悬浮液；
(2)取300?500g青竹，经人工清洗除杂后，置于组织粉碎机中，粉碎后过筛，收集60?80目竹肩粉，再将所得竹肩粉转入盛有300?500mL去离子水的发酵罐中，启动搅拌器，设定转速为300?500r/min，在搅拌状态下，加入60?80mL上述所得菌丝悬浮液，反应6?8h后，出料，过滤除去滤液，将所得滤饼转入95?105°C烘箱中，干燥处理40?60min，得干燥漂白竹肩粉；
(3)在反应釜中依次加入400?600mL聚乙二醇，100?150mL丙三醇和15?20mL质量浓度为90?95%硫酸，加热升温至120?150°C，设定搅拌转速为600?800r/min，在搅拌状态下，加入120?ISOg上述所得干燥漂白竹肩粉，继续恒温搅拌反应I?3h后，开启循环冷却水，直至反应釜内物料冷却至室温，出料，过滤除去滤渣，得滤液，再将所得滤液转入盛有200?300mL体积浓度为80%的二氧六环水溶液的旋转蒸发器中，以70?80°C条件旋蒸浓缩3?5h，得油状浓缩液；
(4)依次称取150?180g上述所得油状浓缩液和2?5g二异氰酸酯，加入盛有10?20mL去离子水的混料机中，设定搅拌转速为600?800r/min，在搅拌状态下，依次加入2?3gN，N_二甲基甲酰胺，2?5g硅油，10?15g—氟二氯乙烷，10?15g三聚氰胺和15?20g聚磷酸铵，以1600?2000r/min转速，搅拌反应直至出现乳白现象，停止搅拌，出料，将所得物料转入模具中，在室温下自然发泡，固化后脱模即得阻燃硬质聚氨酯泡沫。
[0006]本发明制备的阻燃硬质聚氨酯泡沫为白色，导热系数为0.023?0.029W八m.k)，压缩强度278?289kPa，拉伸强度为250?265kPa，氧指数为45?49，烟密度为96?98Dm，尺寸稳定性为1.78?1.85%。
[0007]本发明与其他方法相比，有益技术效果是:
(1)本发明制备的阻燃硬质聚氨酯泡沫阻燃效果好，氧指数为45?49;
(2)本发明制备的阻燃硬质聚氨酯泡沫阻燃性能不会随着时间的延长而下降，阻燃性能稳定；
(3)本发明制备步骤简单，所需成本低。
【具体实施方式】
[0008]首先依次称取2?4g葡萄糖，I?3g蛋白胨，0.6?0.8g酵母膏，15?20g琼脂溶于1.0?1.5L去离子水中，再将其转入压力蒸汽灭菌器中，在0.09?0.1lMPa条件下杀菌消毒20?30min，得培养基，按接种量的3?6%接种酵母菌，再将接种后的培养基移至恒温摇床中，在100?150r/min，30?35°C条件下培养2?4天后，用100?200mL去离子水淋洗培养基表面，收集淋洗液，得菌丝悬浮液;再取300?500g青竹，经人工清洗除杂后，置于组织粉碎机中，粉碎后过筛，收集60?80目竹肩粉，再将所得竹肩粉转入盛有300?500mL去离子水的发酵罐中，启动搅拌器，设定转速为300?500r/min，在搅拌状态下，加入60?80mL上述所得菌丝悬浮液，反应6?8h后，出料，过滤除去滤液，将所得滤饼转入9 5?1 5 °C烘箱中，干燥处理40?60min，得干燥漂白竹肩粉；再在反应釜中依次加入400?600mL聚乙二醇，100?150mL丙三醇和15?20mL质量浓度为90?95%硫酸，加热升温至120?150°C，设定搅拌转速为600?800r/min，在搅拌状态下，加入120?180g上述所得干燥漂白竹肩粉，继续恒温搅拌反应I?3h后，开启循环冷却水，直至反应釜内物料冷却至室温，出料，过滤除去滤渣，得滤液，再将所得滤液转入盛有200?300mL体积浓度为80%的二氧六环水溶液的旋转蒸发器中，以70?80°C条件旋蒸浓缩3?5h，得油状浓缩液;接着依次称取150?180g上述所得油状浓缩液和2?5g二异氰酸酯，加入盛有10?20mL去离子水的混料机中，设定搅拌转速为600?800r/min，在搅拌状态下，依次加入2?3gN, N-二甲基甲酰胺，2?5g娃油，10?15g—氟二氯乙烷，10?15g三聚氰胺和15?20g聚磷酸铵，以1600?2000r/min转速，搅拌反应直至出现乳白现象，停止搅拌，出料，将所得物料转入模具中，在室温下自然发泡，固化后脱模即得阻燃硬质聚氨酯泡沫。
[0009]实例I
首先依次称取4g葡萄糖，3g蛋白胨，0.Sg酵母膏，20g琼脂溶于1.5L去离子水中，再将其转入压力蒸汽灭菌器中，在0.1 IMPa条件下杀菌消毒30min，得培养基，按接种量的6%接种酵母菌，再将接种后的培养基移至恒温摇床中，在150r/min，35°C条件下培养4天后，用200mL去离子水淋洗培养基表面，收集淋洗液，得菌丝悬浮液;再取500g青竹，经人工清洗除杂后，置于组织粉碎机中，粉碎后过筛，收集80目竹肩粉，再将所得竹肩粉转入盛有500mL去离子水的发酵罐中，启动搅拌器，设定转速为500r/min，在搅拌状态下，加入80mL上述所得菌丝悬浮液，反应Sh后，出料，过滤除去滤液，将所得滤饼转入105°C烘箱中，干燥处理60min，得干燥漂白竹肩粉;再在反应釜中依次加入600mL聚乙二醇，150mL丙三醇和20mL质量浓度为95%硫酸，加热升温至150°C，设定搅拌转速为800r/min，在搅拌状态下，加入180g上述所得干燥漂白竹肩粉，继续恒温搅拌反应3h后，开启循环冷却水，直至反应釜内物料冷却至室温，出料，过滤除去滤渣，得滤液，再将所得滤液转入盛有300mL体积浓度为80%的二氧六环水溶液的旋转蒸发器中，以80°C条件旋蒸浓缩5h，得油状浓缩液;接着依次称取ISOg上述所得油状浓缩液和5g二异氰酸酯，加入盛有20mL去离子水的混料机中，设定搅拌转速为800r/min，在搅拌状态下，依次加入3gN，N_二甲基甲酰胺，5g娃油，15g—氟二氯乙烧，15g三聚氰胺和20g聚磷酸铵，以2000r/min转速，搅拌反应直至出现乳白现象，停止搅拌，出料，将所得物料转入模具中，在室温下自然发泡，固化后脱模即得阻燃硬质聚氨酯泡沫。
[0010]经检测，本发明制备的阻燃硬质聚氨酯泡沫为白色，导热系数为0.029W八m.k)，压缩强度289kPa，拉伸强度为265kPa，氧指数为49，烟密度为96Dm，尺寸稳定性为1.85 %。
[0011]实例2
首先依次称取2g葡萄糖，Ig蛋白胨，0.6g酵母膏，15g琼脂溶于1.0L去离子水中，再将其转入压力蒸汽灭菌器中，在0.09MPa条件下杀菌消毒20min，得培养基，按接种量的3%接种酵母菌，再将接种后的培养基移至恒温摇床中，在100r/min，3(TC条件下培养2天后，用10mL去离子水淋洗培养基表面，收集淋洗液，得菌丝悬浮液;再取300g青竹，经人工清洗除杂后，置于组织粉碎机中，粉碎后过筛，收集60目竹肩粉，再将所得竹肩粉转入盛有300mL去离子水的发酵罐中，启动搅拌器，设定转速为300r/min，在搅拌状态下，加入60mL上述所得菌丝悬浮液，反应6h后，出料，过滤除去滤液，将所得滤饼转入95 V烘箱中，干燥处理40min，得干燥漂白竹肩粉;再在反应釜中依次加入400mL聚乙二醇，10mL丙三醇和15mL质量浓度为90%硫酸，加热升温至1200C，设定搅拌转速为600r/min，在搅拌状态下，加入120g上述所得干燥漂白竹肩粉，继续恒温搅拌反应Ih后，开启循环冷却水，直至反应釜内物料冷却至室温，出料，过滤除去滤渣，得滤液，再将所得滤液转入盛有200mL体积浓度为80%的二氧六环水溶液的旋转蒸发器中，以70°C条件旋蒸浓缩3h，得油状浓缩液;接着依次称取150g上述所得油状浓缩液和2g二异氰酸酯，加入盛有1mL去离子水的混料机中，设定搅拌转速为600r/min，在搅拌状态下，依次加入2gN，N-二甲基甲酰胺，2g硅油，1g—氟二氯乙烷，1g三聚氰胺和15g聚磷酸铵，以1600r/min转速，搅拌反应直至出现乳白现象，停止搅拌，出料，将所得物料转入模具中，在室温下自然发泡，固化后脱模即得阻燃硬质聚氨酯泡沫。
[0012]经检测，本发明制备的阻燃硬质聚氨酯泡沫为白色，导热系数为0.023W八m.k)，压缩强度278kPa，拉伸强度为250kPa，氧指数为45，烟密度为98Dm，尺寸稳定性为1.78 %。
[0013]实例3
首先依次称取3g葡萄糖，2g蛋白胨，0.7g酵母膏，17g琼脂溶于1.2L去离子水中，再将其转入压力蒸汽灭菌器中，在0.1OMPa条件下杀菌消毒25min，得培养基，按接种量的5%接种酵母菌，再将接种后的培养基移至恒温摇床中，在120r/min，32°C条件下培养3天后，用170mL去离子水淋洗培养基表面，收集淋洗液，得菌丝悬浮液;再取400g青竹，经人工清洗除杂后，置于组织粉碎机中，粉碎后过筛，收集70目竹肩粉，再将所得竹肩粉转入盛有400mL去离子水的发酵罐中，启动搅拌器，设定转速为400r/min，在搅拌状态下，加入70mL上述所得菌丝悬浮液，反应7h后，出料，过滤除去滤液，将所得滤饼转入100°C烘箱中，干燥处理50min，得干燥漂白竹肩粉;再在反应釜中依次加入500mL聚乙二醇，120mL丙三醇和17mL质量浓度为92%硫酸，加热升温至130°C，设定搅拌转速为700r/min，在搅拌状态下，加入150g上述所得干燥漂白竹肩粉，继续恒温搅拌反应2h后，开启循环冷却水，直至反应釜内物料冷却至室温，出料，过滤除去滤渣，得滤液，再将所得滤液转入盛有250mL体积浓度为80%的二氧六环水溶液的旋转蒸发器中，以75°C条件旋蒸浓缩4h，得油状浓缩液;接着依次称取150?180g上述所得油状浓缩液和3g二异氰酸酯，加入盛有15mL去离子水的混料机中，设定搅拌转速为700r/min，在搅拌状态下，依次加入2gN，N_二甲基甲酰胺，3g娃油，12g—氟二氯乙烷，12g三聚氰胺和17g聚磷酸铵，以1700r/min转速，搅拌反应直至出现乳白现象，停止搅拌，出料，将所得物料转入模具中，在室温下自然发泡，固化后脱模即得阻燃硬质聚氨酯泡沫。
[0014]本发明制备的阻燃硬质聚氨酯泡沫为白色，导热系数为0.026W/(m.k)，压缩强度280kPa，拉伸强度为260kPa，氧指数为46，烟密度为97Dm，尺寸稳定性为1.82 %。
【主权项】
1.一种阻燃硬质聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于具体制备步骤为: (1)依次称取2?4g葡萄糖，I?3g蛋白胨，0.6?0.8g酵母膏，15?20g琼脂溶于1.0?1.5L去离子水中，再将其转入压力蒸汽灭菌器中，在0.09?0.1 IMPa条件下杀菌消毒20?30min，得培养基，按接种量的3?6%接种酵母菌，再将接种后的培养基移至恒温摇床中，在100?150r/min，30?35°C条件下培养2?4天后，用100?200mL去离子水淋洗培养基表面，收集淋洗液，得菌丝悬浮液； (2)取300?500g青竹，经人工清洗除杂后，置于组织粉碎机中，粉碎后过筛，收集60?80目竹肩粉，再将所得竹肩粉转入盛有300?500mL去离子水的发酵罐中，启动搅拌器，设定转速为300?500r/min，在搅拌状态下，加入60?80mL上述所得菌丝悬浮液，反应6?8h后，出料，过滤除去滤液，将所得滤饼转入95?105°C烘箱中，干燥处理40?60min，得干燥漂白竹肩粉； (3)在反应釜中依次加入400?600mL聚乙二醇，100?150mL丙三醇和15?20mL质量浓度为90?95%硫酸，加热升温至120?150°C，设定搅拌转速为600?800r/min，在搅拌状态下，加入120?ISOg上述所得干燥漂白竹肩粉，继续恒温搅拌反应I?3h后，开启循环冷却水，直至反应釜内物料冷却至室温，出料，过滤除去滤渣，得滤液，再将所得滤液转入盛有200?300mL体积浓度为80%的二氧六环水溶液的旋转蒸发器中，以70?80°C条件旋蒸浓缩3?5h，得油状浓缩液； (4)依次称取150?180g上述所得油状浓缩液和2?5g二异氰酸酯，加入盛有10?20mL去离子水的混料机中，设定搅拌转速为600?800r/min，在搅拌状态下，依次加入2?3gN，N_二甲基甲酰胺，2?5g硅油，10?15g—氟二氯乙烷，10?15g三聚氰胺和15?20g聚磷酸铵，以1600?2000r/min转速，搅拌反应直至出现乳白现象，停止搅拌，出料，将所得物料转入模具中，在室温下自然发泡，固化后脱模即得阻燃硬质聚氨酯泡沫。
【文档编号】C08J9/14GK106008890SQ201610469300
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月25日
【发明人】仇颖超, 薛培龙, 许博伟
【申请人】仇颖超