一種噴涂聚氨酯泡沫用阻燃抑煙劑及其制備方法和應用技術

本發明專利技術涉及一種噴涂聚氨酯泡沫用阻燃抑煙劑及其制備方法和應用，屬于無鹵阻燃技術領域。本發明專利技術制備的阻燃抑煙劑，采用了無機-有機協同阻燃、氫氧化鈰/氫氧化鎂協同阻燃，硅/氮/磷協同阻燃，膨脹阻燃技術，以及表面改性技術，制備的阻燃抑煙劑不含鹵素，具有在噴涂聚氨酯泡沫原料中添加量少，分散性好，對噴涂聚氨酯發泡原料的起發速度影響小等特點。添加該阻燃抑煙劑制備的噴涂聚氨酯泡沫材料，阻燃等級可達到B1級，還具有燃燒煙密度低、環境友好的特點，力學性能滿足使用要求。添加該阻燃抑煙劑制備的噴涂聚氨酯泡沫材料，是一種較理想的防火保溫材料，具有較好的經濟和社會效益。

【技術實現步驟摘要】
一種噴涂聚氨酯泡沫用阻燃抑煙劑及其制備方法和應用
本專利技術涉及一種噴涂聚氨酯泡沫用阻燃抑煙劑及其制備方法和應用，屬于無鹵阻燃

技術介紹
聚氨酯泡沫保溫材料，因優異的保溫、粘接、防水、耐老化等特性，在建筑外墻保溫材料應用中的需求量正不斷擴大。采用噴涂工藝制備的聚氨酯泡沫保溫材料，不僅施工工藝簡便、效率高、制得的材料尺寸穩定性好，而且保留了聚氨酯泡沫材料的所有優點，在外墻保溫施工中得到了廣泛的應用。但其仍存在聚氨酯泡沫遇火易燃，火焰蔓延速度快，火災中產生大量濃煙和有毒氣體的缺點。據近年來火災造成的人員傷亡統計，80％以上死亡是由有毒煙氣導致人員窒息造成的。濃煙不僅嚴重遮蔽了人的視線，還會強烈刺激呼吸器官導致呼吸困難，容易引發人員傷亡事故。因此，制備出高阻燃性能、低煙(環境友好型)的噴涂聚氨酯泡沫材料是一項重要的課題，對提升我國聚氨酯保溫材料的防火安全性具有重大的意義。添加阻燃劑是提高噴涂聚氨酯泡沫材料阻燃性能的有效辦法。傳統的提高噴涂聚氨酯泡沫阻燃性能的方法是在原料中添加有機鹵、磷類液體阻燃劑。以原料聚醚的質量為100份計，這類阻燃劑需要添加25份以上，制得的聚氨酯泡沫的阻燃性能才能滿足要求，但其過多的添加會導致噴涂聚氨酯泡沫原料起發速度變慢，噴涂后會流淌，導致制得的聚氨酯泡沫材料均勻性差，而且這類阻燃劑對降低噴涂聚氨酯泡沫燃燒產生的煙霧量沒有效果，鹵系阻燃劑甚至增加了有毒氣體的生成量。另外，有機阻燃劑含量過高，也會明顯降低制得的聚氨酯泡沫材料的力學性能，而且遷移問題更嚴重，縮短了材料的使用壽命。無機類阻燃劑具有消煙、無毒的特點，對噴涂聚氨酯發泡原料的起發速度無影響，但通常需要添加很高的量才具備要求的阻燃效果。另外，無機阻燃劑通常在聚醚組合料中的分散性較差，惡化噴涂聚氨酯泡沫的制備工藝，大量使用制得的泡沫材料的強度也會下降。因此需要研制新型的阻燃抑煙劑，以滿足噴涂聚氨酯泡沫制備工藝和使用性能的要求。膨脹型阻燃劑是一類不含鹵素，燃燒時表面能生成炭質泡沫層，從而起到隔熱、隔氧、抑煙、防融滴效果的高效環保類阻燃劑。鈉基蒙脫土是一類層狀硅酸鹽類納米礦物質，具有更好的吸附性、膨脹性和離子交換性，抑煙和阻燃效果較好；可膨脹石墨在高溫下體積可膨脹數百倍；氫氧化鎂具有優良的抑煙效果，其與氫氧化鈰復配使用，協同阻燃和抑煙效果更佳；三聚氰胺甲醛樹脂與聚氨酯材料間具有良好的相容性，其分解產生的三聚氰胺本身是一種環境友好的有機氮系膨脹類阻燃劑。上述無機類阻燃劑，通過三聚氰胺甲醛樹脂對其表面包覆改性，可有效降低無機粒子的表面能，改善其與有機液態的噴涂聚氨酯原料之間的相容性，從而能夠在液態發泡材料中得到很好的分散。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種滿足噴涂聚氨酯泡沫制備工藝和使用性能的阻燃抑煙劑及其制備方法和應用。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的。本專利技術的一種噴涂聚氨酯泡沫用阻燃抑煙劑，該阻燃抑煙劑包括氫氧化鈰、氫氧化鎂、鈉基蒙脫土、可膨脹石墨以及三聚氰胺甲醛樹脂；以氫氧化鈰的質量為1份，氫氧化鎂的質量為6-15份，鈉基蒙脫土的質量為10-20份，可膨脹石墨的質量為10-20份，三聚氰胺甲醛樹脂的質量為3-10份。本專利技術的一種阻燃抑煙劑的制備方法，步驟為：(1)將Ce(NO3)3·6(H2O)溶于去離子水中，然后加入鈉基蒙脫土和十二烷基磺酸鈉溶液，在攪拌條件下緩慢滴加濃度為0.3～0.5mol/L的氨水，使Ce(NO3)3·6(H2O)完全生成白色Ce(OH)3沉淀，分散吸附在鈉基蒙脫土層間或表面，然后加入雙氧水，在60℃下攪拌30分鐘，使Ce(OH)3氧化成紅褐色過氧化物Ce(OH)3·OOH；然后加熱至95℃，加熱時間為1小時，使Ce(OH)3·OOH逐漸變為黃色的Ce(OH)4，然后過濾出固體物質，用去離子水洗滌3次后，放入鼓風烘箱內干燥，干燥溫度為200℃，干燥時間為2小時，得到吸附有氫氧化鈰的鈉基蒙脫土；(2)將MgCl2·6(H2O)溶于去離子水中，濾去不溶性物質，然后往溶液中加入可膨脹石墨和十二烷基磺酸鈉溶液，在高速攪拌條件下向溶液中緩慢滴入濃度為0.3～0.5mol/L的氨水，得到混合膠體懸浮液，將得到的混合膠體懸浮液在超聲清洗器中超聲震蕩2小時，然后過濾出固體物質，用去離子水洗滌3次后，在200℃下加熱2小時，得到氫氧化鎂與可膨脹石墨的混合物；(3)將步驟(1)得到的吸附有氫氧化鈰的鈉基蒙脫土、步驟(2)得到的氫氧化鎂與可膨脹石墨的混合物，和三聚氰胺甲醛樹脂進行混合，然后放入高能球磨機中進行混合，采用高低轉數循環工藝，在900～1200轉/min下混合5～10min，然后在450～600轉/min下混合2～3min，循環3～5次，即得到粒徑為80～200目的阻燃抑煙劑。上述步驟(1)中Ce(NO3)3·6(H2O)與去離子水的質量比為1∶80～150，優選為1∶100；上述步驟(1)中Ce(NO3)3·6(H2O)與鈉基蒙脫土的質量比為1∶5～20，優選為1∶10；上述步驟(1)中十二烷基磺酸鈉的濃度是0.1mol/L，Ce(NO3)3·6(H2O)與十二烷基磺酸鈉的質量比為1∶0.02～0.2，優選為1∶0.1；上述步驟(1)中Ce(NO3)3·6(H2O)與氨水的摩爾比為1∶3～5，優選為1∶3.5；上述步驟(1)中Ce(NO3)3·6(H2O)與雙氧水的摩爾比為1∶1～1.5，優選為1∶1.2；上述步驟(2)中MgCl2·6(H2O)與去離子水的質量比為1∶80～150，優選為1∶100；上述步驟(2)中MgCl2·6(H2O)與可膨脹石墨的質量比為1∶1～3，優選為1∶1.6；上述步驟(2)中MgCl2·6(H2O)與十二烷基磺酸鈉的質量比為1∶0.02～0.1，優選為1∶0.05，十二烷基磺酸鈉的濃度是0.1mol/L；上述步驟(2)中MgCl2·6(H2O)與氨水的摩爾比為1∶2～3，優選為1∶2.4；上述步驟(3)中制備的阻燃抑煙劑，是將步驟(1)制備的吸附有氫氧化鈰的鈉基蒙脫土，步驟(2)制備的氫氧化鎂與可膨脹石墨的混合物，和三聚氰胺甲醛樹脂按1∶1～3∶0.2～1的比例混合后，經高能球磨機研磨制成，優選混合比例是1.1∶2.1∶0.5。將上述得到的阻燃抑煙劑加入到噴涂聚氨酯原料中，混合均勻后，通過高壓噴涂機噴在墻體表面，經發泡后得到噴涂聚氨酯泡沫。噴涂聚氨酯原料包括異氰酸酯、聚醚多元醇、水、泡沫穩定劑、催化劑和發泡劑；以聚醚多元醇的總質量為100份計算，其他各組分的質量含量為：上述的阻燃聚多元醇為兩種聚醚多元醇，其中一種的官能度為4～5，羥值為400mgKOH/g～600mgKOH/g，其質量含量為50％-70％；另一種為含氮磷復合阻燃聚醚多元醇，其官能度為2～3，羥值為200mgKOH/g～300mgKOH/g，質量含量為30％-50％；上述的催化劑包括具有促進三聚成環的催化劑和促進凝膠反應的催化劑；具有促進三聚成環的催化劑為脂肪族羧酸類的堿金屬鹽或有機堿性化合物，其中最為常用的有N，N’，N”-三(二甲胺基丙基)六氫三嗪、2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚、季銨鹽、醋酸鉀或異辛酸鉀中的一種或兩種以上的混合物；促進凝膠反應的催化劑為二甲氨基乙基醚、、三乙烯二胺二丙二胺、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種噴涂聚氨酯泡沫用阻燃抑煙劑，其特征在于：該阻燃抑煙劑包括氫氧化鈰、氫氧化鎂、鈉基蒙脫土、可膨脹石墨以及三聚氰胺甲醛樹脂；以氫氧化鈰的質量為1份，氫氧化鎂的質量為6?15份，鈉基蒙脫土的質量為10?20份，可膨脹石墨的質量為10?20份，三聚氰胺甲醛樹脂的質量為3?10份。

【技術特征摘要】
1.一種阻燃抑煙劑的制備方法，其特征在于步驟為：(1)將Ce(NO3)3·6(H2O)溶于去離子水中，然后加入鈉基蒙脫土和十二烷基磺酸鈉溶液，在攪拌條件下緩慢滴加濃度為0.3～0.5mol/L的氨水，使Ce(NO3)3·6(H2O)完全生成白色Ce(OH)3沉淀，分散吸附在鈉基蒙脫土層間或表面，然后加入雙氧水，在60℃下攪拌30分鐘，使Ce(OH)3氧化成紅褐色過氧化物Ce(OH)3·OOH；然后加熱至95℃，加熱時間為1小時，使Ce(OH)3·OOH逐漸變為黃色的Ce(OH)4，然后過濾出固體物質，用去離子水洗滌3次后，放入鼓風烘箱內干燥，干燥溫度為200℃，干燥時間為2小時，得到吸附有氫氧化鈰的鈉基蒙脫土；(2)將MgCl2·6(H2O)溶于去離子水中，濾去不溶性物質，然后往溶液中加入可膨脹石墨和十二烷基磺酸鈉溶液，在高速攪拌條件下向溶液中緩慢滴入濃度為0.3～0.5mol/L的氨水，得到混合膠體懸浮液，將得到的混合膠體懸浮液在超聲清洗器中超聲震蕩2小時，然后過濾出固體物質，用去離子水洗滌3次后，在200℃下加熱2小時，得到氫氧化鎂與可膨脹石墨的混合物；(3)將步驟(1)得到的吸附有氫氧化鈰的鈉基蒙脫土、步驟(2)得到的氫氧化鎂與可膨脹石墨的混合物，和三聚氰胺甲醛樹脂進行混合，然后放入高能球磨機中進行混合，采用高低轉數循環工藝，在900～1200轉/min下混合5～10min，然后在450～600轉/min下混合2～3min，循環3～5次，即得到粒徑為80～200目的阻燃抑煙劑；上述步驟(1)中Ce(NO3)3·6(H2O)與去離子水的質量比為1∶80～150；上述步驟(1)中Ce(NO3)3·6(H2O)與鈉基蒙脫土的質量比為1∶5～20；上述步驟(1)中十二烷基磺酸鈉的濃度是0.1mol/L，Ce(NO3)3·6(H2O)與十二烷基磺酸鈉的質量比為1∶0.02～0.2；上述步驟(1)中Ce(NO3)3·6(H2O)與氨水的摩爾比為1∶3～5；上述步驟(1)中Ce(NO3)3·6(H2O)與雙氧水的摩爾比為1∶1～1.5；上述步驟(2)中MgCl2·6(H2O)與去離子水的質量比為1∶80～150；上述步驟(2)中MgCl2·6(H2O)與可膨脹石墨的質量比為1∶1～3；上述步驟(2)中MgCl2·6(H2O)與十二烷基磺酸鈉的質量比為1∶0.02～0.1，十二烷基磺酸鈉的濃度是0.1mol/L；上述步驟(2)中MgCl2·6(H2O)與氨水的摩爾比為1∶2～3；上述步驟(3)中制備的阻燃抑煙劑，是將步驟(1)制備的吸附有氫氧化鈰的鈉基蒙脫土，步驟(2)制備的氫氧化鎂與可膨脹石墨的混合物，和三聚氰胺甲醛樹脂按1∶1～3∶0.2～1的比例混合后，經高能球磨機研磨制成。2.根據權利要求1所述的一種阻燃抑煙劑的制備方法，其特征在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張旭東，周思偉，李杰，汪軍，
申請(專利權)人：北京奧格森新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11