一种阻燃高回弹聚氨酯海绵及其制备方法与流程

本技术涉及聚氨酯海绵的，尤其是涉及一种阻燃高回弹聚氨酯海绵及其制备方法。

背景技术：

1、聚氨酯软质泡沫塑料简称软泡，俗称海绵，主体原料为聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯，加入泡沫稳定剂、发泡剂、催化剂、填料等通过聚合反应发泡制备。聚氨酯海绵的应用范围非常广泛，包括家具垫材、交通工具座椅垫材和包装用品等。但海绵作为一种密度较低，比表面积较大的有机聚合物泡沫材料，其具有很强的燃烧性能，与目前越来越严格的消防安全要求相冲突。因此，对海绵阻燃方面的需求非常迫切。

2、传统的提高海绵阻燃性能的有效方法是添加含溴和氯的阻燃剂。海绵在燃烧过程中发生连锁反应，大量化学性质活跃的氢氧自由基和一部分大分子自由基形成，维持燃烧反应的持续进行。卤代化合物在燃烧过程中产生大量的卤化氢，卤化氢与氢氧自由基反应，不断消耗氢氧自由基，从而中断燃烧过程中发生的连锁反应，达到阻燃的效果。但卤素阻燃剂虽然优点明显，但其燃烧裂解会产生大量的致癌物质和有害气体，逐渐被禁止使用。因此，急需一种阻燃效果好，制备工艺容易实现的海绵。

技术实现思路

1、为了提高海绵的阻燃性能，本技术提供一种阻燃高回弹聚氨酯海绵及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种阻燃高回弹聚氨酯海绵，采用如下技术方案：

3、一种阻燃高回弹聚氨酯海绵，其包括组分a和组分b，所述组分a和所述组分b的重量份比为100：(45-55)；

4、所述组分a包括如下重量份的原料：聚醚多元醇60-70份、聚合物多元醇30-40份、阻燃剂15-30份、硅油0.8-1.2份、三乙烯二胺0.3-0.5份、辛酸亚锡0.5-1份、水1.0-1.5份；所述聚醚多元醇的平均分子量为5000-13000；所述聚合物多元醇的官能度为3-5，羟值的范围为17-28mgkoh/g；

5、所述阻燃剂通过聚酰亚胺纤维酸化后接枝端氨基聚酰胺，然后与多元醇磷酸酯、环氧丙烷在双金属氰化络合物催化剂的作用下，经聚合反应制得；

6、所述组分b通过如下重量份的原料经预聚反应得到：多异氰酸酯40-60份、聚醚多元醇35-45份；聚醚多元醇的平均分子量为3000-5000。

7、通过采用上述技术方案，通过对聚氨酯原料的种类的选取，以及其各原料的配比，使聚氨酯海绵具有优异的回弹率、透气性和抗拉强度，再次基础上，制备阻燃剂，以提高聚氨酯海绵的阻燃性能。其中，阻燃剂通过采用具有阻燃性能的聚酰亚胺纤维，对其表面进行酸化，然后进行氨基化，然后再与多元醇磷酸酯共同作为起始剂制备聚醚多元醇，使阻燃剂添加了氮元素和磷元素，从而加强了聚酰亚胺纤维的阻燃性能，另外，其表面的聚醚多元醇在聚氨酯海绵制备的过程中参与反应，从而使阻燃剂与聚氨酯海绵紧密结合，形成一个整体，在燃烧过程不易与海绵体系脱离，发挥了优异的阻燃性能。

8、作为优选：所述组分a和所述组分b的重量份比为100：50，所述阻燃剂的添加量为25份。

9、通过采用上述技术方案，阻燃剂添加到一定量后，其阻燃性能发挥明显，随着阻燃剂添加量的逐渐增大，聚氨酯海绵的阻燃性能和拉伸强度逐渐增大，但回弹率逐渐降低。阻燃剂的添加量为25kg时，聚氨酯海绵的综合性能更优。

10、作为优选：所述阻燃剂的制备方法如下：

11、s1、配置质量分数为38-42％的磷酸溶液，升温至36-40℃后，将聚酰亚胺纤维加入磷酸溶液中，磷酸溶液与聚酰亚胺纤维的重量份比为50:(1-3)，加入聚酰亚胺纤维后，搅拌反应2-4h，然后过滤，干燥，得酸化聚酰亚胺纤维；

12、s2、在10-15重量份的水中加入4-6重量份的端氨基聚酰胺和0.2-0.5重量份的阳离子表面活性剂，搅拌至溶解，然后加入1-1.5重量份的酸化聚酰亚胺纤维，搅拌反应30-50min，过滤，干燥，得氨基化聚酰亚胺纤维；

13、s3、将25-27重量份的氨基化聚酰亚胺纤维、10-12重量份的多元醇磷酸酯、0.3-0.5重量份的双金属氰化络合物催化剂，在100℃下真空脱水，然后升温至130-140℃，加入1-2重量份的环氧丙烷进行诱导激活反应，当反应装置内的压力持续下降，温度持续上升时，继续连续加入200-250重量份的环氧丙烷，添加完毕后，继续反应1-2h，然后抽真空，降温，得阻燃剂。

14、通过采用上述技术方案，通过将聚酰亚胺纤维酸化，其表面带有大量羧基和羟基，然后接枝端氨基聚酰胺，然后与多元醇磷酸酯作为起始剂，与环氧丙烷反应，使聚酰亚胺纤维表面形成聚醚多元醇结构。

15、作为优选：所述聚酰亚胺纤维的长度范围为0.5-1.5cm，粗度为2d。

16、通过采用上述技术方案，聚酰亚胺纤维的长度对聚氨酯海绵的氧指数具有一定的影响，其长度不宜过长或过短，范围适宜在0.5-1.5cm之间。

17、作为优选：所述端氨基聚酰胺的平均分子量为350-370，氨基数3-4/mol。

18、通过采用上述技术方案，端氨基聚酰胺的分子量不宜过大，过大时，由于空间位阻作用，与聚酰亚胺纤维反应的端氨基聚酰胺纤维反应的量较少，影响后期聚酰亚胺纤维表面形成的聚醚多元醇的结构，从而降低了聚酰亚胺纤维与聚氨酯海绵体系之间的结合力，降低了阻燃性能。

19、作为优选：所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或两种。

20、作为优选：所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和萘二异氰酸酯中的一种或几种。

21、第二方面，本技术提供一种阻燃高回弹聚氨酯海绵的制备方法，采用如下技术方案：一种阻燃高回弹聚氨酯海绵的制备方法，其包括如下步骤：

22、s1、将组分a中的各原料按重量份称量后，搅拌均匀，制得组分a；

23、s2、按照组分b的各原料及其重量份配比，将多异氰酸酯加热至50-60℃，然后加入聚醚多元醇，在氮气氛围下，升温至70-80℃，反应3-4h，得到组分b；

24、s3、将组分a和组分b按照重量份比浇注于模具中，磨具温度设定在35-45℃，200-300s后开模，得到阻燃高回弹聚氨酯海绵。

25、通过采用上述技术方案，通过本技术的制备方法，能够制备得到的聚氨酯海绵不仅回弹性、抗拉强度等机械性能表现良好，并且具有突出的阻燃性能。

26、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

27、1、阻燃剂通过采用具有阻燃性能的聚酰亚胺纤维，对其表面进行酸化，然后进行氨基化，然后再与多元醇磷酸酯共同作为起始剂制备聚醚多元醇，使阻燃剂添加了氮元素和磷元素，从而加强了聚酰亚胺纤维的阻燃性能，另外，其表面的聚醚多元醇在聚氨酯海绵制备的过程中参与反应，从而使阻燃剂与聚氨酯海绵紧密结合，形成一个整体，在燃烧过程不易与海绵体系脱离，从而制备得到的聚氨酯海绵具备着优异的阻燃性能。

28、2、本技术制备的聚氨酯海绵具有优异的回弹性，其回弹率在41-53％之间；拉伸强度均在152kpa及以上，最大可达到170kpa；同时，聚氨酯海绵的氧指数均在31％及以上，最大可达到45％；说明本技术制备的聚氨酯海绵在具备优异的阻燃性能的同时，其回弹性和拉伸强度等机械性能也表现优异，综合性能表现较优，具有更大的应用前景。