專利名稱：一種阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及防火阻燃技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件。
背景技術(shù)：
目前，隨著科技的進步，軟質(zhì)聚氨酯泡沫材料具有質(zhì)輕柔軟、絕緣、透氣等優(yōu)異特性，廣泛應(yīng)用于飛機、汽車、輪船、家具等多個行業(yè)。然而聚氨酯泡沫塑料基材存在著極易著火燃燒、滴落、火焰擴散迅猛、極難撲滅等方面的缺陷。解決這一問題的最常用的方法就是在聚氨酯發(fā)泡過程中添加阻燃劑，有許多涉及阻燃劑和改善聚氨酯泡沫塑料物理性質(zhì)的文獻被公開。例如，美國專利USP6855741公開了一種改進的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其阻燃劑采用鄰苯二甲酸烷基芐基酯和磷酸酯，并用水作為發(fā)泡劑，為了改善水發(fā)泡給泡沫帶來的 物理性能的惡化，通過向泡沫塑料中加入增塑劑例如鄰苯二甲酸酯或者磷酸酯對聚氨酯泡沫塑料進行軟化，同時還加入交聯(lián)劑改善泡沫的物理性能。這種使用添加型阻燃劑的技術(shù)有以下缺點①在聚氨酯泡沫塑料使用過程中，阻燃劑可能會發(fā)生遷移現(xiàn)象，導(dǎo)致阻燃效果的降低；遷移出來的小分子阻燃劑會使軟泡的霧值和VOC不合格，應(yīng)用于汽車是尤其要求具有這些特征。②添加型阻燃劑對聚氨酯泡沫塑料的機械性能和使用性能影響較大，主要表現(xiàn)在拉伸和回彈性能有很大程度的下降。使用增塑劑雖能暫時改善泡沫的性能，但是增塑劑具有毒性，已經(jīng)逐漸被限制使用。且增塑劑容易遷出，將造成泡沫的霧值和VOC不合格。熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)被人們成為劃時代的新型高分子材料，是目前最具發(fā)展前途的合成材料之一。TPU具有良好的物理性能，現(xiàn)在正在電線電纜、汽車等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用，由于行業(yè)的特殊性，其阻燃要求也越來越高。聚氨酯泡沫材料的阻燃目前現(xiàn)有的方法有共混與/或者共聚法。通常共混法為向多元醇中加入三聚氰胺、磷酸酯、丙烯酰胺聚合物或者其它含鹵素的阻燃劑，分散均勻后與異氰酸酯反應(yīng)形成阻燃聚氨酯。然而，含鹵素的阻燃劑由于燃燒過程中會釋放有毒氣體而逐漸被禁用，其它類型的添加型阻燃又會面臨著在使用過程中阻燃組分會逐漸向制品表面遷移，進而導(dǎo)致聚氨酯阻燃性能不能長時間維持。添加阻燃劑可以對聚氨酯的起到輕度的增塑作用，但是不利的是，阻燃簡單地溶解于泡沫材料聚合物內(nèi)，會造成起霧和/或者放氣，阻燃劑也會擴散出來，這時材料就會喪失阻燃性。針對共混法的這一缺陷，人們開始研究共聚法，共聚法是將阻燃元素以共聚的方法引入到聚氨酯中提高其阻燃性的方法。目前，共聚法以化學(xué)方式引入磷化合物或者氮化合物到聚氨酯的主鏈上為主。美國專利No3986990指出在沒有添加額外的多元醇的條件下，將聚亞烷基二醇烷基多亞磷酸鹽與選定的異氰酸酯聚合，能夠制得主鏈含多亞磷酸鹽的聚氨酯泡沫材料，阻燃性能能夠獲得較大的提高。美國專利No3989652也揭示了聚亞烷基二醇烷基鹵烷基多膦酸酯的制備以及通過化學(xué)鍵將其引入到聚氨酯聚合物鏈內(nèi)制備阻燃聚氨酯的方法。[0007]在現(xiàn)有的共聚阻燃技術(shù)中，化學(xué)連接是通過異氰酸酯與構(gòu)成含阻燃元素的分子一部分的活性氫酯鍵的反應(yīng)形成的。制備低密度阻燃的柔軟聚氨酯泡沫材料組合物在美國專利No4022718中也有描述，他描述了加入2，3- 二溴-1，4- 丁二醇作為擴鏈劑和加入阻燃組份的高回彈性冷固化聚氨酯泡沫材料的制備。美國專利No4162353描述了一種柔軟聚氨酯泡沫材料的制備方法，該材料中加入了鹵代膦酸烷基酯例如三(2-氯乙烯)-磷酸酯和未取代的三烷基磷酸酯比如三乙基磷酸酯。通常，為了使聚氨酯同時具有阻燃性與耐高溫性，一般會引入剛性的芳環(huán)結(jié)構(gòu)的阻燃劑，這樣雖然能夠?qū)⒆枞荚匾氲骄酆衔镏麈渻?nèi)而提高了聚氨酯的阻燃性，但是主鏈由于引入大的，剛性的阻燃分子，最終導(dǎo)致柔軟泡沫材料喪失具有商業(yè)價值的性能例如柔軟度和回彈性，硬和軟泡沫材料兩者的易水解性也都會增大。這些問題對軟泡沫材料是如此嚴(yán)重，以至于目前聚氨酯的阻燃在商業(yè)應(yīng)用上依然是以共混法為主。以上各專利的內(nèi)容都參考結(jié)合于此。雖然上述柔軟的聚氨酯泡沫材料基本適用于它們的預(yù)訂用途，但是它們沒有所要求的低起霧性、耐高溫和柔軟的綜合性能，這些現(xiàn)有的泡沫材料不適用于汽車工業(yè)中如內(nèi)墊圈、密封物和絕緣子螺腳。因此，就需要低起霧性、低放氣性的阻燃聚氨酯泡沫材料組合物，即它要通過FMVSS 302阻燃測試，它需要有耐溫性和韌性。上述的軟泡結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域的各種性能需求，因而，硬泡結(jié)構(gòu)必將為新領(lǐng)域開辟較大的空間。現(xiàn)有技術(shù)中，硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，具有優(yōu)良的機械性能、熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)性、耐水性、使用溫差大、絕緣性能好、防電磁波干擾性能高、導(dǎo)熱系數(shù)比聚苯乙烯等泡沫塑料及天然保溫材料低，并且可現(xiàn)場澆注或噴涂成型，與其他材料牢固結(jié)合，被大量應(yīng)用于建筑領(lǐng)域、家具、飛機、輪船、車輛等。但是它的比表面積大、可燃性較強，氧指數(shù)在16-18之間，遇火會燃燒和分解，產(chǎn)生大量有毒煙霧，限制其應(yīng)用。這主要因為聚氨酯泡沫的泡沫結(jié)構(gòu)，密度較低，與非泡沫材料相比更容易燃燒，增大了基體與火焰、氧氣的接觸面積，加快了其燃燒速度和質(zhì)量的散失,也由此引發(fā)了大量的火災(zāi)事故。可以對硬質(zhì)聚氨酯泡沫進行阻燃處理，如結(jié)構(gòu)改性，將異氰脲酸酯結(jié)構(gòu)引入聚氨酯泡沫鏈中，通過提高材料的炭化傾向而降低其可燃性，或者在聚氨酯泡沫的配方中選擇加入反應(yīng)型或添加型阻燃劑，如各種液態(tài)及固態(tài)的含磷、氮的阻燃多元醇及含磷異氰酸酯等以及含磷、碳、氮等阻燃元素的有機化合物，既提高其阻燃性能，又可以降低其煙密度，得到防火優(yōu)良的硬質(zhì)聚氨酯泡沫。本實用新型通過研究聚氨酯的合成機理，尋找恰當(dāng)?shù)脑?，及相?yīng)的阻燃劑，探索合適制備方法，提高聚氨酯硬泡的氧指數(shù)，降低材料的發(fā)煙量，得到阻燃性能優(yōu)良、性價比高的聚氨酯阻燃硬泡。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是通過設(shè)計一種阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件，該阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件通過復(fù)合層結(jié)構(gòu)和阻燃聚氨酯硬泡，選取氫氧化鋁等無鹵無機阻燃劑復(fù)合加入，通過分解吸熱，發(fā)揮阻燃效果，減少有機磷鹵阻燃劑的加入，使得阻燃聚氨酯硬泡更加環(huán)保，膨脹石墨等多孔質(zhì)阻燃材料在受火后會膨脹，能夠吸附釋放出的部分煙氣，其受熱不會分解出新的有毒氣體，且聚氨酯泡沫釋放的煙氣濃度較小，阻燃效果很好，氧指數(shù)最高為39，具有優(yōu)良的隔熱性能，在火場下硬泡保持良好，更為環(huán)保，價格合理，技術(shù)易于推廣，并通過結(jié)構(gòu)耐火試驗，該阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件能在標(biāo)準(zhǔn)溫升曲線狀態(tài)下達到66min的耐火極限。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本實用新型的一種阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件，所述阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件具有含孔復(fù)合層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述復(fù)合層結(jié)構(gòu)由無鹵無機阻燃劑和聚氨酯泡沫均勻復(fù)合而成，其中，所述無鹵無機阻燃劑為多孔質(zhì)無鹵無機阻燃劑。所述無齒無機阻燃劑為氫氧化鋁，氫氧化鎂以及其他氫氧化物。所述多孔質(zhì)阻燃材料為膨脹石墨。而且，為了更好的對本實用新型進行說明，本實用新型的一種阻燃性聚氨酯硬泡 型復(fù)合構(gòu)件，所述阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件具有復(fù)合層結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合層結(jié)構(gòu)包括無鹵無機阻燃劑和聚氨酯泡沫復(fù)合而成；其中，所述復(fù)合層結(jié)構(gòu)包括無鹵無機阻燃劑復(fù)合層內(nèi)均勻含有多孔質(zhì)阻燃材料，復(fù)合為一體。其中，將聚醚或聚酯多元醇、多異氰酸酯、水以及其它助劑，如催化劑、泡沫穩(wěn)定齊U、阻燃劑等一次加入，使鏈增長、氣體發(fā)生及交聯(lián)等反應(yīng)在短時間內(nèi)幾乎同時進行。這樣有兩種物料。在物料混合均勻后，1-10S即行發(fā)泡，0. 5-3min內(nèi)發(fā)泡完畢，得到具有較高分子量并有一定交聯(lián)密度的泡沫制品，該制品就是我們的最終成型的東西。此外，本實用新型的一種阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件，所述阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件具有復(fù)合層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述復(fù)合層結(jié)構(gòu)包括無鹵無機阻燃劑復(fù)合層和聚氨酯泡沫組合料層，其中，所述復(fù)合層結(jié)構(gòu)包括無鹵無機阻燃劑復(fù)合層內(nèi)均勻含有多孔質(zhì)阻燃材料，聚氨酯泡沫組合料層上設(shè)有機械澆注的無齒無機阻燃劑復(fù)合層，所述阻燃劑復(fù)合層為阻燃聚醚的聚合物復(fù)合層，各層復(fù)合為一體。所述無鹵無機阻燃劑復(fù)合層中的無鹵無機阻燃劑為氫氧化鋁等。所述多孔質(zhì)阻燃材料為膨脹石墨。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型有以下優(yōu)點本實用新型的阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件施工方便、與基體產(chǎn)生很好的粘結(jié)力、隨形狀自由發(fā)泡、理化性能優(yōu)良，有很好的推廣使用前景，它可以應(yīng)用于復(fù)合板材、防火堵料、保溫、隔熱防水、吸音等很多領(lǐng)域，阻燃聚氨酯泡沫的推廣使用將會大大降低火災(zāi)事故，極大的降低火災(zāi)損失，也能夠為推廣中的外保溫領(lǐng)域提供一種對火反應(yīng)性能良好的原料，產(chǎn)生巨大的社會和經(jīng)濟效益。計劃與相關(guān)廠家合作，使其在防火工程中得到應(yīng)用。

圖I是本實用新型的一種阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為無鹵無機阻燃劑；2為聚氨酯泡沫；3為阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式
，進一步闡述本實用新型。[0030]實施例I :如圖I所示，一種阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件，所述阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件具有含孔復(fù)合層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述復(fù)合層結(jié)構(gòu)由無鹵無機阻燃劑和聚氨酯泡沫均勻復(fù)合而成，其中，所述無鹵無機阻燃劑為多孔質(zhì)無鹵無機阻燃劑。實施例2 如圖I所示，本實用新型的一種阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件，所述阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件具有含孔復(fù)合層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述復(fù)合層結(jié)構(gòu)由無鹵無機阻燃劑和聚氨酯泡沫均勻復(fù)合而成，其 中，所述無鹵無機阻燃劑為多孔質(zhì)無鹵無機阻燃劑；所述無鹵無機阻燃劑為氫氧化鋁，氫氧化鎂以及其他無機物。實施例3 如圖I所示，一種阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件，所述阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件具有含孔復(fù)合層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述復(fù)合層結(jié)構(gòu)由無鹵無機阻燃劑和聚氨酯泡沫均勻復(fù)合而成，其中，所述無齒無機阻燃劑為多孔質(zhì)無齒無機阻燃劑；所述多孔質(zhì)阻燃材料為膨脹石墨。本實用新型的一種阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件具有氧指數(shù)大于32的硬質(zhì)聚氨酯泡沫，本實用新型最終研發(fā)得氧指數(shù)最高為39的阻燃聚氨酯硬泡。本實用新型的高阻燃性聚氨酯硬泡體系，操作簡便，復(fù)合阻燃劑更為環(huán)保，價格合理，技術(shù)易于推廣，并通過結(jié)構(gòu)耐火試驗，證明阻燃聚氨酯泡沫可在標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線狀態(tài)下達到66min的耐火極限，為今后聚氨酯泡沫在建筑領(lǐng)域的大力推廣應(yīng)用打下了堅定的基礎(chǔ)。聚氨酯泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)比聚苯、酚醛泡沫都低，強度好、耐化學(xué)腐蝕、粘結(jié)力強，廣泛用作石油、化工的管道、設(shè)備、冷藏車、冷庫、電冰箱、飛機、船舶、建筑物等的隔熱保溫及封堵材料。但是，由于硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料為易燃材料，遇火非常容易燃燒，它的火災(zāi)隱患使其應(yīng)用受到一定的質(zhì)疑，并對人民的生命財產(chǎn)安全造成威脅，為此，我們對硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的燃燒性能進行研究，選取環(huán)保型無機阻燃劑復(fù)合添加入聚氨酯硬泡中，研制出難燃、低煙的耐火隔熱產(chǎn)品，引領(lǐng)了阻燃聚氨酯硬泡的方向，使其在受火時不易燃燒，并起到防火隔熱的作用，大大減少了聚氨酯泡沫的火災(zāi)危害性，對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有極大的推動作用。針對聚氨酯泡沫應(yīng)用中遇到的阻燃問題，對本實用新型進行的結(jié)構(gòu)耐火試驗，證明了本實用新型的聚氨酯泡沫具有優(yōu)良的隔熱性能，在火場下該硬泡保持良好，在標(biāo)準(zhǔn)溫升曲線狀態(tài)下，達到66min的耐火極限。該試驗說明實用新型的阻燃聚氨酯硬泡能夠在火場中起到阻止火勢的作用，該成果對于保障聚氨酯硬泡在我國的繼續(xù)使用，降低重大事故的發(fā)生，具有重要的社會意義，以及較大的技術(shù)經(jīng)濟效益，具備良好的應(yīng)用前景。經(jīng)試驗證明，本實用新型的一種阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件應(yīng)用極為廣泛，效果良好。
權(quán)利要求1.一種阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu) 件，所述阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件具有復(fù)合層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述復(fù)合層結(jié)構(gòu)包括無鹵無機阻燃劑復(fù)合層和聚氨酯泡沫組合料層，聚氨酯泡沫組合料層上設(shè)有機械澆注的無鹵無機阻燃劑復(fù)合層，所述阻燃劑復(fù)合層為阻燃聚醚的聚合物復(fù)合層，各層復(fù)合為一體。
專利摘要本實用新型涉及一種阻燃性聚氨酯硬泡型復(fù)合構(gòu)件，具有復(fù)合層結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合層結(jié)構(gòu)包括無鹵無機阻燃劑復(fù)合層和聚氨酯泡沫組合料層，聚氨酯泡沫組合料層上設(shè)有機械澆注的無鹵無機阻燃劑復(fù)合層，阻燃劑復(fù)合層為阻燃聚醚的聚合物復(fù)合層，各層復(fù)合為一體其通過復(fù)合層結(jié)構(gòu)和阻燃聚氨酯硬泡。本申請解決了現(xiàn)有技術(shù)中阻燃構(gòu)件受熱分解新的有毒氣體，阻燃效果差等技術(shù)問題，達到了阻燃效果很好，氧指數(shù)最高為39，具有優(yōu)良的隔熱性能，在火場下硬泡保持良好，更為環(huán)保，價格合理，技術(shù)易于推廣和耐火性能良好。
文檔編號B32B27/40GK202643619SQ20122009247
公開日2013年1月2日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者王金平, 陳景輝 申請人:中國建筑科學(xué)研究院, 北京友安盛防火技術(shù)有限公司