本發(fā)明涉及材料，具體涉及一種具有保溫效果的聚氨酯材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚氨酯(polyurethane，簡稱pu)，全名為聚氨基甲酸酯，是一種由多元醇和多異氰酸酯經(jīng)縮聚反應(yīng)形成的高分子材料，因其優(yōu)良的力學(xué)性能和可塑性，在多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。尤其在保溫材料方面，對聚氨酯進行發(fā)泡，制成的聚氨酯發(fā)泡材料，憑借其高效的保溫隔熱性能和輕質(zhì)特點，成為了保溫材料市場的佼佼者，目前已在建筑材料、石油化工、交通運輸、冷藏物流等多個領(lǐng)域進行應(yīng)用。

2、然而，聚氨酯發(fā)泡材料的力學(xué)性能較差，輕微磕碰就會造成一定程度的破損，而且泡沫材料的阻燃性能較差，起火后會迅速燃燒，造成火勢蔓延，這些缺陷嚴重影響了聚氨酯材料的實際應(yīng)用，因此，對聚氨酯發(fā)泡材料進行增強改性，具有重要意義。

3、通過添加阻燃劑、增強劑等添加劑，對聚氨酯發(fā)泡材料進行改性是目前較為常見的方法，例如添加氫氧化鎂、氫氧化鋁等無機阻燃劑，或者鹵系和磷系有機阻燃劑，可改善聚氨酯發(fā)泡材料的阻燃性能，但是實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，無機阻燃劑需要較大的添加量，才能產(chǎn)生理想的效果，但是這種添加量會對材料的力學(xué)強度產(chǎn)生較大的負面影響，鹵系阻燃劑雖然具有良好的阻燃性能，但是燃燒后會產(chǎn)生大量的有毒氣體，不符合環(huán)保理念，dopo等小分子磷系阻燃劑雖然較為環(huán)保，但是與聚氨酯發(fā)泡材料本身存在相容性問題，會在存儲和使用過程中產(chǎn)生揮發(fā)現(xiàn)象，難以保障材料的長效阻燃性，基于此，本發(fā)明提供了一種聚氨酯材料，可解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決背景技術(shù)中提到的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有保溫效果的聚氨酯材料及其制備方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種具有保溫效果的聚氨酯材料的制備方法，所述聚氨酯材料采用包括以下重量份數(shù)的原料制成：

4、

5、所述制備方法包括以下步驟：

6、第一步、將各個原料按照重量份數(shù)稱取，備用；

7、第二步、將聚醚多元醇、復(fù)合型凝膠添加劑、多元阻燃劑、催化劑和發(fā)泡劑加入至混料機中，加完后，于室溫條件下以500-1000r/min的攪拌速率機械攪拌均勻，形成發(fā)泡預(yù)混物；

8、第三步、將二元異氰酸酯加入至發(fā)泡預(yù)混物中，加完后，將攪拌速率調(diào)整為2000-3000r/min，待發(fā)泡開始，將其倒入模具中發(fā)泡30-40min，然后于70-80℃的溫度環(huán)境中固化2-4h，即可獲得聚氨酯材料。

9、作為本發(fā)明的進一步方案，所述二元異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯或者異佛爾酮二異氰酸酯。

10、作為本發(fā)明的進一步方案，所述復(fù)合型凝膠添加劑的制備方法包括以下步驟：

11、步驟s1、將六鈦酸鉀晶須加入至甲苯中，超聲均勻后，向形成的分散液中加入改性劑，接著將溫度升高至80-90℃，保溫4-8h后，分離收集固體料，形成六鈦酸鉀晶須修飾料；

12、步驟s2、將六鈦酸鉀晶須修飾料與純化水?dāng)嚢杌旌?，然后加入活化劑，于室溫條件下活化處理2-4h后，接著加入k-卡拉膠，加畢，開啟攪拌，在室溫下攪拌3-6h后，倒入模具中靜置成膠，將形成的膠體料轉(zhuǎn)移至冷凍干燥機中，于-50℃的溫度條件下經(jīng)凍融循環(huán)2-4次后取出，制得復(fù)合型凝膠添加劑。

13、作為本發(fā)明的進一步方案，步驟s1中，所述改性劑為丁二酸酐或者戊二酸酐。

14、作為本發(fā)明的進一步方案，步驟s2中，所述活化劑為二環(huán)己基碳二亞胺和n-羥基琥珀酰亞胺的混合物，質(zhì)量比為1:0.1-0.3。

15、在上述技術(shù)方案中，六鈦酸鉀晶須表面還有取代羥基，因此采用酸酐類改性劑對其進行修飾改性，制得表面修飾有活性羧基取代基的六鈦酸鉀晶須，然后，使用活化劑對羧基進行活化，使其能夠在室溫條件下與k-卡拉膠發(fā)生縮合反應(yīng)，從而在六鈦酸鉀晶須表面修飾k-卡拉膠，接著采用冷凍干燥法，形成以六鈦酸鉀晶須為骨架的k-卡拉膠基氣凝膠。

16、作為本發(fā)明的進一步方案，所述多元阻燃劑的制備方法如下所示：

17、步驟ss1、向充滿氮氣的反應(yīng)釜中依次加入1,4-哌嗪二乙胺、2,6-二溴吡啶-4-羧酸和1,4-二氧六環(huán)，加完后，機械攪拌至完全溶解，接著開啟加熱，將溫度升高至60-70℃，保溫攪拌8-12h后，蒸發(fā)去除溶劑，收集固體產(chǎn)物，制得含氮中間體；

18、步驟ss2、將含氮中間體加入n,n-二甲基甲酰胺中，攪拌混合均勻后，加入2,6,7-三氧雜-1-磷雜雙環(huán)(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物，并加入相轉(zhuǎn)移催化劑進行催化，加完后，將溫度調(diào)整為90-100℃，保溫處理4-6h后，旋蒸去除溶劑，即可制得多元阻燃劑。

19、作為本發(fā)明的進一步方案，步驟ss1中，所述1,4-哌嗪二乙胺和2,6-二溴吡啶-4-羧酸的摩爾比為1:0.8-1。

20、作為本發(fā)明的進一步方案，步驟ss2中，所述相轉(zhuǎn)移催化劑為三氟甲磺酸或者對甲苯磺酸。

21、在上述技術(shù)方案中，以1,4-哌嗪二乙胺和2,6-二溴吡啶-4-羧酸為反應(yīng)物，在高溫條件下，彼此之間的活性取代基可發(fā)生連續(xù)的取代反應(yīng)，制得仲胺基進行嵌段連接的聚合型含氮中間體，由于反應(yīng)物結(jié)構(gòu)中還含有活性羧基取代基，在相轉(zhuǎn)移催化劑的作用下，可以與2,6,7-三氧雜-1-磷雜雙環(huán)(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物結(jié)構(gòu)中的羥基取代基發(fā)生酯化縮合，從而制得多元阻燃劑。

22、作為本發(fā)明的進一步方案，所述催化劑為二月桂酸二丁基錫或者辛酸亞錫。

23、一種具有保溫效果的聚氨酯材料，采用上述制備方法制得。

24、本發(fā)明的有益效果：

25、(1)本發(fā)明首先制備以六鈦酸鉀晶須為骨架的k-卡拉膠基氣凝膠作為復(fù)合型凝膠添加劑，一方面來說，氣凝膠材料具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，能夠阻止熱量流失，從而提高聚氨酯發(fā)泡材料的保溫效果。另外，k-卡拉膠的存在相當(dāng)于是六鈦酸鉀晶須和聚氨酯基材之間形成過渡結(jié)構(gòu)，促使六鈦酸鉀晶須與聚氨酯基材之間產(chǎn)生良好的界面效應(yīng)，使六鈦酸鉀晶須能夠高效發(fā)揮自身的轉(zhuǎn)移載荷和吸收應(yīng)力的效果，從而增強聚氨酯材料的力學(xué)強度。此外，六鈦酸鉀晶須能夠?qū)饽z形成骨架支撐效果，可維持氣凝膠的穩(wěn)定性。

26、(2)本發(fā)明制備的多元阻燃劑結(jié)構(gòu)中含有大量的氮、磷阻燃元素，以及剛性雜環(huán)結(jié)構(gòu)，氮元素能夠提供氣源，磷元素提供酸源，雜環(huán)結(jié)構(gòu)提供碳源，因此，該多元阻燃劑屬于三元一體型膨脹阻燃劑，阻燃改性效果優(yōu)異，因此能夠達到少量添加，即可大幅增強聚氨酯材料阻燃性能的效果，另外，該種多元阻燃劑能夠參與聚氨酯的固化過程，因此可以化學(xué)鍵的連接方式，進入聚氨酯分子鏈中，從而避免了揮發(fā)現(xiàn)象，進而保障聚氨酯材料的長效阻燃性能。

27、當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。

技術(shù)特征：

1.一種具有保溫效果的聚氨酯材料的制備方法，其特征在于，所述聚氨酯材料采用包括以下重量份數(shù)的原料制成：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有保溫效果的聚氨酯材料的制備方法，其特征在于，所述二元異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯或者異佛爾酮二異氰酸酯。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有保溫效果的聚氨酯材料的制備方法，其特征在于，所述復(fù)合型凝膠添加劑的制備方法包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有保溫效果的聚氨酯材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述改性劑為丁二酸酐或者戊二酸酐。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有保溫效果的聚氨酯材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述活化劑為二環(huán)己基碳二亞胺和n-羥基琥珀酰亞胺的混合物，質(zhì)量比為1:0.1-0.3。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有保溫效果的聚氨酯材料的制備方法，其特征在于，所述多元阻燃劑的制備方法如下所示：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種具有保溫效果的聚氨酯材料的制備方法，其特征在于，步驟ss1中，所述1,4-哌嗪二乙胺和2,6-二溴吡啶-4-羧酸的摩爾比為1:0.8-1。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種具有保溫效果的聚氨酯材料的制備方法，其特征在于，步驟ss2中，所述相轉(zhuǎn)移催化劑為三氟甲磺酸或者對甲苯磺酸。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有保溫效果的聚氨酯材料的制備方法，其特征在于，所述催化劑為二月桂酸二丁基錫或者辛酸亞錫。

10.一種具有保溫效果的聚氨酯材料，其特征在于，采用如權(quán)利要求1所述的制備方法制得。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種具有保溫效果的聚氨酯材料及其制備方法，該聚氨酯材料是以聚醚多元醇、二元異氰酸酯、復(fù)合型凝膠添加劑和多元阻燃劑等為原料，經(jīng)混合發(fā)泡制成，復(fù)合型凝膠添加劑的加入不僅可以提高聚氨酯發(fā)泡材料的保溫效果還能發(fā)揮轉(zhuǎn)移載荷和吸收應(yīng)力的效果，從而增強聚氨酯材料的力學(xué)強度，多元阻燃劑屬于三元一體型膨脹阻燃劑，具有少量添加即可大幅增強聚氨酯材料阻燃性能的效果，另外，該種多元阻燃劑能夠參與聚氨酯的固化過程，因此可以化學(xué)鍵的連接方式，進入聚氨酯分子鏈中，從而避免了揮發(fā)現(xiàn)象，進而保障聚氨酯材料的長效阻燃性能。

技術(shù)研發(fā)人員：張?zhí)齑?于明星
受保護的技術(shù)使用者：廣東煜榮新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28