本发明属于环保新材料领域，具体涉及一种阻燃环保聚氨酯弹性体。
背景技术：
聚氨酯弹性体是聚氨酯合成材料中的一个品种，由于其结构具有软、硬两个链段，可以对其进行分子设计而赋予材料高强度、韧性好、耐磨、耐油等优异性能，它既具有橡胶的高弹性又具有塑料的刚性，被称之为“耐磨橡胶”。
聚氨酯弹性体既可跟通用橡胶一样采用塑炼、混炼、硫化工艺成型（指mpu）；也可以制成液体橡胶，浇注模压成型或喷涂、灌封、离心成型（指cpu）；还可以制成颗粒料，与普通塑料一样，用注射、挤出、压延、吹塑等工艺成型（指cpu）。模压或注射成型的制件，在一定的硬度范围内，还可以进行切割、修磨、钻孔等机械加工。加工的多样性，使聚氨酯弹性体的适用性十分广泛，应用领域不断扩大。
聚氨酯弹性体使用范围广泛，聚氨酯属于易燃材料，在用于电学或者汽车部件等上面时，由于经常产生高温，造成聚氨酯无法使用。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种阻燃环保聚氨酯弹性体，显著提升了聚氨酯弹性体的阻燃性能，同时，使用环保无毒的助剂，对环境无污染。
本发明通过以下技术方案实现：
一种阻燃环保聚氨酯弹性体，由组分a和组分b制成，
组分a为聚氨酯预聚体，聚氨酯预聚体由以下原料制成：
六亚甲基二异氰酸酯50-60份、聚醚多元醇5-10份、聚酯多元醇50-55份、复合添加剂10-12份、催化剂0.05-0.2份；
组分b为扩链剂，所述扩链剂为1,4丁二醇或1,2丙二醇；
所述组分a与组分b的重量比为3.2-3.5:1；
所述复合添加剂按重量计由以下原料制成：凹凸棒土25-28份、膨胀石墨4-5份、氢氧化镁8-10份、玻璃纤维10-12份。
本申请使用凹凸棒土、膨胀石墨等成分经过处理后，能够在聚氨酯中充分的分散，加入氢氧化镁和玻璃纤维，不仅能提升材料的阻燃性能，对于材料的抗拉强度等力学性能也有明显的提升作用。
所述复合添加剂中凹凸棒土使用以下方法进行处理：
（1）、将凹凸棒土加入其重量3-5倍的质量分数为5%的硝酸溶液浸泡处理10-15min，然后使用去离子水清洗3-4遍，然后在420-425℃下处理2-3h，将处理后的凹凸棒土加入其重量4倍的去离子水中，搅拌15-20min使凹凸棒土分散，形成悬浊液；
（2）、制备改性沥青，将沥青破碎，过200目筛，将沥青与质量分数1%的草酸溶液按重量比1:2的比例混合，然后加入沥青重量2.5%的十六烷基三甲基溴化铵，在450-520r/min转速下搅拌20-25min，然后升温至120-125℃，在1200-1500r/min的转速下搅拌10-15min，得到乳化沥青；
（3）、将正硅酸乙酯15份、无水乙醇20份、硅烷偶联剂kh5501.2份、玄武岩纤维1份、质量分数5%的盐酸6份混合，搅拌均匀，得到溶液a；
（4）、将步骤（1）得到的悬浊液、步骤（2）得到的乳化沥青、步骤（3）得到的溶液a按重量比50-60:4-5:15-20的比例混合，搅拌处理1-2h，然后向混合液中滴加质量分数5%的氨水溶液，得到混合凝胶；
（5）、将步骤（4）得到的混合凝胶在18-22℃下静置保温处理1-1.5h，然后在300-350r/min的转速下搅拌处理2-3h；
（6）、将步骤（5）处理好的混合凝胶使用疏水剂进行疏水处理22-25h，然后干燥处理1-1.2h，得到改性凹凸棒土。
本申请对凹凸棒土进行改性处理，由于凹凸棒土为不燃烧的无机物，作为填料可以提升聚氨酯的阻燃效果，但是，在加入聚氨酯后，会对聚氨酯的力学性能和弹性体的弹性造成严重的负面影响，而且，直接在聚氨酯合成过程中加入凹凸棒土对于聚氨酯阻燃性能的提升较小，所以，本申请对凹凸棒土进行改性，在改性过程中，利用二氧化硅气凝胶及改性沥青对凹凸棒土进行改性，本申请中在二氧化硅气凝胶制备过程中使用硅烷偶联剂，在二氧化硅气凝胶表面接枝出c=c和c=o在双键，双键的引入可以提升二氧化硅气凝胶、改性沥青和凹凸棒土表面的活性，提升其复合的强度。在聚氨酯弹性体合成过程中，由于凹凸棒土经过处理具有良好的表面活性，使得凹凸棒土能够在聚氨酯体系中更好的分散，提升分散效果，也可以提升聚氨酯的性能的均匀性，由于改性凹凸棒土表面也带有活性双键，在聚氨酯合成时，能够起到接枝的效果，使聚氨酯与凹凸棒土键合，提升材料性能。
本申请改性凹凸棒土使用了二氧化硅气凝胶，具有多孔性和超大比表面积，结合使用了多孔的凹凸棒土材料，使得聚氨酯具有良好的隔热保温效果，也提升了聚氨酯阻燃效果，可以保持聚氨酯的弹性。
加入改性后的沥青后，能进一步提升材料的阻燃性能，而且沥青经过改性处理，能够更好的分散在凹凸棒土/二氧化硅气凝胶体系中，对于改性凹凸棒土在聚氨酯体系中的性能有很好的保持，在聚氨酯经受高温处理时，沥青能够发生形态的改变，吸收大量的热量，而且受热后，沥青不会发生脆断等情况，反而使得改性凹凸棒土能够在聚氨酯体系中良好的相容，提升聚氨酯高温下的性能，而且在高温下能提升聚氨酯弹性体的弹性。
所述玄武岩纤维经过改性处理，（1）、将玄武岩纤维使用质量分数15%的硫酸溶液浸泡处理30min，然后将玄武岩纤维使用去离子水清洗，烘干；
（2）、将氧化石墨加入其重量20倍的去离子水中，然后超声处理1-2h，得到氧化石墨水溶胶；
（3）、将步骤（1）处理好的玄武岩纤维与步骤（2）中氧化石墨水溶胶按重量比1:2-3比例混合搅拌均匀，超声分散处理1-2h，烘干，得到改性玄武岩纤维。
所述疏水剂按重量计由以下原料制成：正己烷8份、聚乙二醇5份、硬脂酸钠6.2份、六甲基二硅氮烷1.1份、甲基三乙氧基硅烷9份、水55份。
改性过程中使用玄武岩纤维，能够提升各成分连接的强度，作为二氧化硅气凝胶、凹凸棒土等成分的支撑连接的桥梁，提升连接的强度；经过改性后的玄武岩纤维由于表面复合有氧化石墨，大大改善了玄武岩纤维分散性差的缺陷，使各成分在使用时能分散均匀。
在沥青破碎时，将沥青在-25℃下冷冻，然后进行破碎处理。
所述聚乙二醇为聚乙二醇2000。
本发明的聚氨酯弹性体使用以下方式聚合：将聚醚多元醇、聚酯多元醇混合，减压蒸馏，除去其中的水分，然后加入六甲基二异氰酸酯，在氮气保护下，在37℃下反应40-45min，得到预聚物a；
向预聚物a中加入催化剂，并在45-48℃下反应20-15min，然后加入复合添加剂，搅拌处理40-50min，得预聚物b；
向预聚物b中加入扩链剂，在70-72℃下反应55-70min，得到聚氨酯弹性体。
催化剂为三乙胺或者二月桂酸二丁基锡。
本发明的有益效果：本申请通过在聚氨酯合成原料中加入助剂，显著提升了聚氨酯弹性体的阻燃效果，同时，由于对助剂进行了改性，保证了聚氨酯弹性体的弹性，聚氨酯弹性体的弹性和加工性能也能很好的保持，使聚氨酯弹性体能够适用于高温条件下，提升聚氨酯弹性体的使用范围。本申请在高温下不会产生含卤气体，对环境及人体无毒性，提升了环保安全性。
具体实施方式
实施例1
一种阻燃环保聚氨酯弹性体，由组分a和组分b制成，
组分a为聚氨酯预聚体，聚氨酯预聚体由以下原料制成：
六亚甲基二异氰酸酯55份、聚醚多元醇8份、聚酯多元醇50份、复合添加剂12份、催化剂0.09份；
组分b为扩链剂，所述扩链剂为1,4丁二醇；
所述组分a与组分b的重量比为3.4:1；
所述复合添加剂按重量计由以下原料制成：凹凸棒土26份、膨胀石墨4.5份、氢氧化镁9份、玻璃纤维11份。
所述复合添加剂中凹凸棒土使用以下方法进行处理：
（1）、将凹凸棒土加入其重量3-5倍的质量分数为5%的硝酸溶液浸泡处理10-15min，然后使用去离子水清洗3-4遍，然后在425℃下处理2.5h，将处理后的凹凸棒土加入其重量4倍的去离子水中，搅拌18-20min使凹凸棒土分散，形成悬浊液；
（2）、制备改性沥青，将沥青破碎，过200目筛，将沥青与质量分数1%的草酸溶液按重量比1:2的比例混合，然后加入沥青重量2.5%的十六烷基三甲基溴化铵，在480-500r/min转速下搅拌22min，然后升温至124℃，在1350r/min的转速下搅拌15min，得到乳化沥青；
（3）、将正硅酸乙酯15份、无水乙醇20份、硅烷偶联剂kh5501.2份、玄武岩纤维1份、质量分数5%的盐酸6份混合，搅拌均匀，得到溶液a；
（4）、将步骤（1）得到的悬浊液、步骤（2）得到的乳化沥青、步骤（3）得到的溶液a按重量比55:4.5:16的比例混合，搅拌处理1.5h，然后向混合液中滴加质量分数5%的氨水溶液，得到混合凝胶；
（5）、将步骤（4）得到的混合凝胶在20-22℃下静置保温处理1.5h，然后在330r/min的转速下搅拌处理2.5h；
（6）、将步骤（5）处理好的混合凝胶使用疏水剂进行疏水处理24h，然后干燥处理1h，得到改性凹凸棒土。
所述玄武岩纤维经过改性处理，（1）、将玄武岩纤维使用质量分数15%的硫酸溶液浸泡处理30min，然后将玄武岩纤维使用去离子水清洗，烘干；
（2）、将氧化石墨加入其重量20倍的去离子水中，然后超声处理1.5h，得到氧化石墨水溶胶；
（3）、将步骤（1）处理好的玄武岩纤维与步骤（2）中氧化石墨水溶胶按重量比1:2.5比例混合搅拌均匀，超声分散处理2h，烘干，得到改性玄武岩纤维。
所述疏水剂按重量计由以下原料制成：正己烷8份、聚乙二醇5份、硬脂酸钠6.2份、六甲基二硅氮烷1.1份、甲基三乙氧基硅烷9份、水55份。
在沥青破碎时，将沥青在-25℃下冷冻，然后进行破碎处理。
所述聚乙二醇为聚乙二醇2000。
所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
实施例2
一种阻燃环保聚氨酯弹性体，由组分a和组分b制成，
组分a为聚氨酯预聚体，聚氨酯预聚体由以下原料制成：
六亚甲基二异氰酸酯60份、聚醚多元醇7份、聚酯多元醇53份、复合添加剂10份、催化剂0.1份；
组分b为扩链剂，所述扩链剂为1,2丙二醇；
所述组分a与组分b的重量比为3.31；
所述复合添加剂按重量计由以下原料制成：凹凸棒土27份、膨胀石墨4.2份、氢氧化镁9份、玻璃纤维11份。
其他原料的处理方法如实施例1。
实施例3
一种阻燃环保聚氨酯弹性体，由组分a和组分b制成，
组分a为聚氨酯预聚体，聚氨酯预聚体由以下原料制成：
六亚甲基二异氰酸酯50份、聚醚多元醇10份、聚酯多元醇56份、复合添加剂11份、催化剂0.12份；
组分b为扩链剂，所述扩链剂为1,4丁二醇；
所述组分a与组分b的重量比为3.2:1；
所述复合添加剂按重量计由以下原料制成：凹凸棒土27份、膨胀石墨4.6份、氢氧化镁9份、玻璃纤维11份。
其他处理方式如实施例1。
实施例4
与实施例1相比，凹凸棒土不经过改性处理。
对比例1
与实施例1相比，复合添加剂不使用膨胀石墨。
对比例2
与实施例1相比，复合添加剂不使用玻璃纤维。
对比例3
与实施例1相比，使用硅藻土代替凹凸棒土。
对比例4
与实施例1相比，不使用复合添加剂。
本申请为了验证各实施例及对比例制备的聚氨酯弹性体的性能，进行了如下测试，实验结果如表1；拉伸强度使用gb/t528-1998测定；
表1
由表1可知，本申请中的实施例制备的聚氨酯弹性体具有更好的阻燃效果，而且，本申请中方法制备的聚氨酯弹性体能够保持良好的弹性。
为了验证凹凸棒土的改性对聚氨酯性能的影响，本申请进行了以下实验，并设置对比例，对各组材料性能进行测试，结果如表2；
对比例5
与实施例1相比，在凹凸棒土改性时不添加沥青。
对比例6
与实施例1相比，在凹凸棒土改性过程中，添加的沥青不经过改性处理。
对比例7
与实施例1相比，在凹凸棒土改性时不复配二氧化硅气凝胶。
对比例8
与实施例1相比，在凹凸棒土改性时，二氧化硅气凝胶制备时不使用玄武岩纤维。
对比例9
与实施例1相比，在凹凸棒土改性时，二氧化硅气凝胶制备时不对玄武岩纤维进行改性。
表2
由表2可知，本申请对于凹凸棒土进行改性的效果显著，但是，在对凹凸棒土的改性方式改变后，改性的效果显著降低，本申请的效果显著降低，说明本申请通过对原料进行配比，并且对原料进行特殊处理，达到了意料不到的技术效果。