一种喷涂聚氨酯泡沫用阻燃抑烟剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种喷涂聚氨酯泡沫用阻燃抑烟剂及其制备方法和应用，属于无卤阻 燃技术领域。
【背景技术】
[0002] 聚氨酯泡沫保温材料，因优异的保温、粘接、防水、耐老化等特性，在建筑外墙保温 材料应用中的需求量正不断扩大。采用喷涂工艺制备的聚氨酯泡沫保温材料，不仅施工工 艺简便、效率高、制得的材料尺寸稳定性好，而且保留了聚氨酯泡沫材料的所有优点，在外 墙保温施工中得到了广泛的应用。但其仍存在聚氨酯泡沫遇火易燃，火焰蔓延速度快，火灾 中产生大量浓烟和有毒气体的缺点。据近年来火灾造成的人员伤亡统计，80 %以上死亡是 由有毒烟气导致人员窒息造成的。浓烟不仅严重遮蔽了人的视线，还会强烈刺激呼吸器官 导致呼吸困难，容易引发人员伤亡事故。因此，制备出高阻燃性能、低烟（环境友好型）的 喷涂聚氨酯泡沫材料是一项重要的课题，对提升我国聚氨酯保温材料的防火安全性具有重 大的意义。
[0003] 添加阻燃剂是提高喷涂聚氨酯泡沫材料阻燃性能的有效办法。传统的提高喷涂 聚氨酯泡沫阻燃性能的方法是在原料中添加有机卤、磷类液体阻燃剂。以原料聚醚的质量 为100份计，这类阻燃剂需要添加25份以上，制得的聚氨酯泡沫的阻燃性能才能满足要求， 但其过多的添加会导致喷涂聚氨酯泡沫原料起发速度变慢，喷涂后会流淌，导致制得的聚 氨酯泡沫材料均匀性差，而且这类阻燃剂对降低喷涂聚氨酯泡沫燃烧产生的烟雾量没有效 果，卤系阻燃剂甚至增加了有毒气体的生成量。另外，有机阻燃剂含量过高，也会明显降低 制得的聚氨酯泡沫材料的力学性能，而且迀移问题更严重，缩短了材料的使用寿命。无机类 阻燃剂具有消烟、无毒的特点，对喷涂聚氨酯发泡原料的起发速度无影响，但通常需要添加 很高的量才具备要求的阻燃效果。另外，无机阻燃剂通常在聚醚组合料中的分散性较差，恶 化喷涂聚氨酯泡沫的制备工艺，大量使用制得的泡沫材料的强度也会下降。因此需要研制 新型的阻燃抑烟剂，以满足喷涂聚氨酯泡沫制备工艺和使用性能的要求。
[0004] 膨胀型阻燃剂是一类不含卤素，燃烧时表面能生成炭质泡沫层，从而起到隔热、隔 氧、抑烟、防融滴效果的高效环保类阻燃剂。钠基蒙脱土是一类层状硅酸盐类纳米矿物质， 具有更好的吸附性、膨胀性和离子交换性，抑烟和阻燃效果较好；可膨胀石墨在高温下体积 可膨胀数百倍；氢氧化镁具有优良的抑烟效果，其与氢氧化铈复配使用，协同阻燃和抑烟效 果更佳；三聚氰胺甲醛树脂与聚氨酯材料间具有良好的相容性，其分解产生的三聚氰胺本 身是一种环境友好的有机氮系膨胀类阻燃剂。上述无机类阻燃剂，通过三聚氰胺甲醛树脂 对其表面包覆改性，可有效降低无机粒子的表面能，改善其与有机液态的喷涂聚氨酯原料 之间的相容性，从而能够在液态发泡材料中得到很好的分散。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种满足喷涂聚氨酯泡沫制备工艺和使用性能的阻燃抑烟 剂及其制备方法和应用。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0007] 本发明的一种喷涂聚氨酯泡沫用阻燃抑烟剂，该阻燃抑烟剂包括氢氧化铈、氢氧 化镁、钠基蒙脱土、可膨胀石墨以及三聚氰胺甲醛树脂；
[0008] 以氢氧化铈的质量为1份，氢氧化镁的质量为6-15份，钠基蒙脱土的质量为10-20 份，可膨胀石墨的质量为10-20份，三聚氰胺甲醛树脂的质量为3-10份。
[0009] 本发明的一种阻燃抑烟剂的制备方法，步骤为：
[0010] ⑴将Ce(N03) 3*6 (H20)溶于去离子水中，然后加入钠基蒙脱土和十二烷基磺酸钠 溶液，在搅拌条件下缓慢滴加浓度为〇. 3~0. 5mol/L的氨水，使Ce (N03) 3 ? 6 (H20)完全生 成白色Ce (OH) 3沉淀，分散吸附在钠基蒙脱土层间或表面，然后加入双氧水，在60°C下搅拌 30分钟，使Ce (0H) 3氧化成红褐色过氧化物Ce (0H) 3 ? 00H ;然后加热至95°C，加热时间为1 小时，使Ce (0H) 3 ?00!!逐渐变为黄色的Ce (0H) 4，然后过滤出固体物质，用去离子水洗涤3次 后，放入鼓风烘箱内干燥，干燥温度为200°C，干燥时间为2小时，得到吸附有氢氧化铈的钠 基蒙脱土；
[0011] (2)将MgCl2 *6 (H20)溶于去离子水中，滤去不溶性物质，然后往溶液中加入可膨胀 石墨和十二烷基磺酸钠溶液，在高速搅拌条件下向溶液中缓慢滴入浓度为0. 3~0. 5mol/L 的氨水，得到混合胶体悬浮液，将得到的混合胶体悬浮液在超声清洗器中超声震荡2小时， 然后过滤出固体物质，用去离子水洗涤3次后，在200°C下加热2小时，得到氢氧化镁与可膨 胀石墨的混合物；
[0012] (3)将步骤⑴得到的吸附有氢氧化铈的钠基蒙脱土、步骤⑵得到的氢氧化镁与 可膨胀石墨的混合物，和三聚氰胺甲醛树脂进行混合，然后放入高能球磨机中进行混合，采 用高低转数循环工艺，在900~1200转/min下混合5~lOmin，然后在450~600转/min 下混合2~3min，循环3~5次，即得到粒径为80~200目的阻燃抑烟剂。
[0013] 上述步骤⑴中Ce(N03)3.6(H20)与去离子水的质量比为1 : 80~150,优选为 1 ： 100 ；
[0014] 上述步骤⑴中Ce(N03)3 ? 6(H20)与钠基蒙脱土的质量比为1 : 5~20,优选为 1 ： 10 ；
[0015] 上述步骤⑴中十二烷基磺酸钠的浓度是0? lmol/L，Ce(N03)3 ? 6(H20)与十二烷 基磺酸钠的质量比为1 : 0.02~0.2,优选为1 : 0.1;
[0016] 上述步骤⑴中Ce(N03)3，6(H20)与氨水的摩尔比为1 : 3~5,优选为1 : 3. 5 ;
[0017] 上述步骤⑴中Ce(N03)3 ? 6(H20)与双氧水的摩尔比为1 : 1~1. 5,优选为 1 ： 1. 2 ；
[0018] 上述步骤（2)中MgCl2 ? 6(H20)与去离子水的质量比为1 : 80~150,优选为 1 ： 100 ；
[0019] 上述步骤（2)中MgCl2*6(H20)与可膨胀石墨的质量比为1 : 1~3,优选为 1 ： 1. 6 ；
[0020] 上述步骤⑵中MgCl2 ? 6(H20)与十二烷基磺酸钠的质量比为1 : 0? 02~0? 1， 优选为1 : 0. 05,十二烷基磺酸钠的浓度是0. lmol/L ;
[0021] 上述步骤⑵中MgCl2 ? 6(H20)与氨水的摩尔比为1 : 2~3,优选为1 : 2. 4 ;
[0022] 上述步骤（3)中制备的阻燃抑烟剂，是将步骤（1)制备的吸附有氢氧化铈的钠基 蒙脱土，步骤（2)制备的氢氧化镁与可膨胀石墨的混合物，和三聚氰胺甲醛树脂按1 : 1~ 3 : 0. 2~1的比例混合后，经高能球磨机研磨制成，优选混合比例是1. 1 : 2. 1 : 0. 5