技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法。
背景技术：
目前我国建筑能耗已占到全社会总能耗的1/3，且仍以每年1%的速度在增长，建筑节能已经成为国家的一项基本国策。我国建筑总面积约为400亿平方米，高能耗建筑占到了95%以上，这是造成我国建筑能耗较高的主要原因。通过墙体、管道、屋顶等传热是建筑物耗能的主要途径，而应用优异保温材料的建筑物能显著减少采暖制冷所造成的能量损耗，是减少建筑能耗的关键。
硬质聚氨酯泡沫塑料的导热系数是所有有机保温材料中最低的，具有极佳的隔热保温性能。在欧美等一些发达国家，聚氨酯硬泡在墙体保温材料所占市场份额已经在50%以上，而目前我国聚氨酯保温材料的使用率还不到10%。虽然聚氨酯硬泡有着优异的保温性能，但未经阻燃处理的硬泡氧指数只有16%~18%，极易燃烧，且在燃烧过程中释放出大量有毒烟雾，对人们的生命财产安全造成极大威胁。因此，研究制备新型环保阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常重要的现实意义。
技术实现要素：
解决的技术问题： 为了解决现有硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性差的技术问题，在硬质聚氨酯泡沫塑料制备方法过程中加入了柠檬酸，并通过在CO2气氛中熟化增强力学性能。
技术方案：一种阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将聚醚多元醇90-120份、发泡剂0.5-1.2份、胺类催化剂0.8-1.8份、泡沫稳定剂0.5-1.2份、甘油0.02-0.05份、甲基膦酸二甲酯0.1-0.4份、尿素2.4-4.5份、纤维素0.2-0.6份、柠檬酸0.01-0.05份、硅溶胶0.02-0.07份混合，200-300rpm分散10-15min，得到混合物A；
步骤2，以重量份计，将多亚甲基多苯基异氰酸酯115-140份加至混合物A中，700-800rpm分散30-40s，得到混合物B；
步骤3，将混合物B加至模具中，静置发泡，熟化，脱模后即得所述阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。
进一步地，所述聚醚多元醇的平均官能度为4.7-5.0，羟值为430-470mgKOH/g，粘度为1500-2000mPa·s。
进一步地，所述多亚甲基多苯基异氰酸酯的粘度为150-250mPa·s，异氰酸官能团的质量百分数含量为31.0-33.0%。
进一步地，所述纤维素是羟乙基纤维素、羟丙基纤维素或羧甲基纤维素中的一种。
进一步地，所述硅溶胶的固含量在15-35%。
进一步地，步骤3中发泡温度为40-45℃。
进一步地，步骤3中熟化温度为70-75℃，熟化时间为10-12h。
进一步地，步骤3中熟化是在CO2气氛中进行。
有益效果：本发明的硬质聚氨酯泡沫塑料具有优异的阻燃性能和力学性能。
具体实施方式
实施例1
一种阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将聚醚多元醇90份、发泡剂0.5份、胺类催化剂0.8份、泡沫稳定剂0.5份、甘油0.02份、甲基膦酸二甲酯0.1份、尿素2.4份、纤维素0.2份、柠檬酸0.01份、硅溶胶0.02份混合，200rpm分散15min，得到混合物A；
步骤2，以重量份计，将多亚甲基多苯基异氰酸酯115份加至混合物A中，700rpm分散40s，得到混合物B；
步骤3，将混合物B加至模具中，静置发泡，熟化，脱模后即得所述阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。
其中，所述聚醚多元醇的平均官能度为4.7，羟值为430mgKOH/g，粘度为1500mPa·s；所述多亚甲基多苯基异氰酸酯的粘度为150mPa·s，异氰酸官能团的质量百分数含量为31.0%；所述纤维素是羟乙基纤维素；所述硅溶胶的固含量在15%；步骤3中发泡温度为40℃，熟化温度为70-℃，熟化时间为12h。
实施例2
一种阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将聚醚多元醇95份、发泡剂0.8份、胺类催化剂1.1份、泡沫稳定剂0.6份、甘油0.03份、甲基膦酸二甲酯0.2份、尿素3.1份、纤维素0.4份、柠檬酸0.02份、硅溶胶0.04份混合，200rpm分散15min，得到混合物A；
步骤2，以重量份计，将多亚甲基多苯基异氰酸酯120份加至混合物A中，700rpm分散40s，得到混合物B；
步骤3，将混合物B加至模具中，静置发泡，熟化，脱模后即得所述阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。
其中，所述聚醚多元醇的平均官能度为4.9，羟值为450mgKOH/g，粘度为1500mPa·s；所述多亚甲基多苯基异氰酸酯的粘度为180mPa·s，异氰酸官能团的质量百分数含量为32.0%；所述纤维素是羟丙基纤维素；所述硅溶胶的固含量在21%；步骤3中发泡温度为42℃，熟化温度为73℃，熟化时间为12h。
实施例3
一种阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将聚醚多元醇110份、发泡剂0.9份、胺类催化剂1.4份、泡沫稳定剂0.9份、甘油0.04份、甲基膦酸二甲酯0.3份、尿素4.1份、纤维素0.5份、柠檬酸0.04份、硅溶胶0.06份混合，300rpm分散15min，得到混合物A；
步骤2，以重量份计，将多亚甲基多苯基异氰酸酯135份加至混合物A中，750rpm分散40s，得到混合物B；
步骤3，将混合物B加至模具中，静置发泡，熟化，脱模后即得所述阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。
其中，所述聚醚多元醇的平均官能度为4.9，羟值为460mgKOH/g，粘度为1700mPa·s；所述多亚甲基多苯基异氰酸酯的粘度为210mPa·s，异氰酸官能团的质量百分数含量为33.0%；所述纤维素是羧甲基纤维素；所述硅溶胶的固含量在30%；步骤3中发泡温度为40℃，熟化温度为70℃，熟化时间为12h。
实施例4
一种阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将聚醚多元醇120份、发泡剂1.2份、胺类催化剂1.8份、泡沫稳定剂1.2份、甘油0.05份、甲基膦酸二甲酯0.4份、尿素4.5份、纤维素0.6份、柠檬酸0.05份、硅溶胶0.07份混合，300rpm分散10min，得到混合物A；
步骤2，以重量份计，将多亚甲基多苯基异氰酸酯140份加至混合物A中，800rpm分散30s，得到混合物B；
步骤3，将混合物B加至模具中，静置发泡，熟化，脱模后即得所述阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。
其中，所述聚醚多元醇的平均官能度为5.0，羟值为470mgKOH/g，粘度为2000mPa·s；所述多亚甲基多苯基异氰酸酯的粘度为250mPa·s，异氰酸官能团的质量百分数含量为33.0%；所述纤维素是羟乙基纤维素；所述硅溶胶的固含量在35%；步骤3中发泡温度为45℃，熟化温度为75℃，熟化时间为10h。
实施例5
本实施例与实施例3的区别在于：步骤3中熟化是在CO2气氛中进行。
一种阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将聚醚多元醇110份、发泡剂0.9份、胺类催化剂1.4份、泡沫稳定剂0.9份、甘油0.04份、甲基膦酸二甲酯0.3份、尿素4.1份、纤维素0.5份、柠檬酸0.04份、硅溶胶0.06份混合，300rpm分散15min，得到混合物A；
步骤2，以重量份计，将多亚甲基多苯基异氰酸酯135份加至混合物A中，750rpm分散40s，得到混合物B；
步骤3，将混合物B加至模具中，静置发泡，在CO2气氛中进行熟化，脱模后即得所述阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。
其中，所述聚醚多元醇的平均官能度为4.9，羟值为460mgKOH/g，粘度为1700mPa·s；所述多亚甲基多苯基异氰酸酯的粘度为210mPa·s，异氰酸官能团的质量百分数含量为33.0%；所述纤维素是羧甲基纤维素；所述硅溶胶的固含量在30%；步骤3中发泡温度为40℃，熟化温度为70℃，熟化时间为12h。
将实施例1至5所得硬质聚氨酯泡沫塑料进行性能测试，结果如下：
由以上结果可知，本发明的硬质聚氨酯泡沫塑料具有良好的阻燃性能和力学性能。将泡沫塑料的熟化置于CO2气氛中进行，酸性环境可以缓解发泡反应过程中液相受力不均的程度，所得泡沫塑料平均泡孔尺寸变小、大小分布均匀。
实施例6
本实施例中柠檬酸的添加量为0、0.01份、0.02份、0.04份、0.05份、0.06份。
一种阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将聚醚多元醇110份、发泡剂0.9份、胺类催化剂1.4份、泡沫稳定剂0.9份、甘油0.04份、甲基膦酸二甲酯0.3份、尿素4.1份、纤维素0.5份、柠檬酸、硅溶胶0.06份混合，300rpm分散15min，得到混合物A；
步骤2，以重量份计，将多亚甲基多苯基异氰酸酯135份加至混合物A中，750rpm分散40s，得到混合物B；
步骤3，将混合物B加至模具中，静置发泡，在CO2气氛中进行熟化，脱模后即得所述阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。
其中，所述聚醚多元醇的平均官能度为4.9，羟值为460mgKOH/g，粘度为1700mPa·s；所述多亚甲基多苯基异氰酸酯的粘度为210mPa·s，异氰酸官能团的质量百分数含量为33.0%；所述纤维素是羧甲基纤维素；所述硅溶胶的固含量在30%；步骤3中发泡温度为40℃，熟化温度为70℃，熟化时间为12h。
将所得泡沫塑料进行性能测试，结果如下：
由上表可知，柠檬酸的加入，可以提高泡沫塑料的阻燃性能，当柠檬酸加入量过大时，会导致阻燃性能下降。