本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料及其制備方法，涉及發(fā)泡材料技術(shù)領(lǐng)域。所述改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料的原料成分，按重量份數(shù)計(jì)，包括40~50份異氰酸酯、35~40份聚醚多元醇、8~14份改性殼聚糖季銨鹽接枝鎂鋁基層狀雙氫氧化物（LDHs）粉末。本發(fā)明專利技術(shù)通過在聚氨酯發(fā)泡材料中加入經(jīng)間苯二異氰酸酯對殼聚糖季銨鹽、LDHs改性得到的殼聚糖季銨鹽接枝LDHs粉末，有效提升了聚氨酯發(fā)泡材料的保溫性能和阻燃性能。
1、聚氨酯發(fā)泡材料是一種性能優(yōu)異的高分子材料，具有質(zhì)輕、吸水率低、隔熱保溫性好、耐候性強(qiáng)、導(dǎo)熱系數(shù)低、力學(xué)性能較好、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于建筑保溫、管道保溫等領(lǐng)域，然而這些應(yīng)用領(lǐng)域?qū)郯滨グl(fā)泡材料有阻燃的要求。一般工藝制造的聚氨酯發(fā)泡材料的極限氧指數(shù)（loi）為17左右，遠(yuǎn)不能滿足聚氨酯發(fā)泡材料的阻燃要求，將其用于建筑保溫或管道保溫時，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，燃燒時熱量釋放量大，不僅容易發(fā)生滴落現(xiàn)象，而且燃燒會產(chǎn)生大量hcn、co、nh3等有毒煙霧，嚴(yán)重危害生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此，對聚氨酯發(fā)泡材料進(jìn)行阻燃處理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2、殼聚糖季銨鹽是由殼聚糖經(jīng)化學(xué)改性修飾而制得的殼聚糖衍生物，和殼聚糖一樣具有生物可降解、生物相容和環(huán)境友好無毒等特點(diǎn)，同時其導(dǎo)熱系數(shù)相對較低，有一定的保溫隔熱能力。殼聚糖季銨鹽中含有一定數(shù)量的側(cè)鏈基團(tuán)羥基和氨基，在受熱分解過程中會釋放出co2、n2等不可燃?xì)怏w﹐從而起到阻燃作用；另一方面由于殼聚糖季銨鹽羥基和氨基的數(shù)量過多，使得其自身是具有一定的親水疏油性，和有機(jī)材料聚氨酯的相容性較差，將其與層狀雙氫氧化物相結(jié)合可以有效改善其與聚氨酯的相容性。因此，本專利技術(shù)將殼聚糖季銨鹽應(yīng)用到聚氨酯發(fā)泡材料中，提供一種改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料及其制備方法，通過在聚氨酯發(fā)泡材料中加入經(jīng)間苯二異氰酸酯對殼聚糖季銨鹽、ldhs改性得到的殼聚糖季銨鹽接枝ldhs粉末，來進(jìn)一步提高聚氨酯發(fā)泡材料的保溫性能和阻燃性能。
/>技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供了一種改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料及其制備方法，通過殼聚糖季銨鹽、鎂鋁基層狀雙氫氧化物（ldhs）、間苯二異氰酸酯三者之間的協(xié)同作用，提升了聚氨酯發(fā)泡材料的保溫性能和阻燃性能。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的具體技術(shù)方案如下：
3、一種改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料，其原料成分按重量份數(shù)計(jì)，包括40~50份異氰酸酯、35~40份聚醚多元醇、8~14份改性殼聚糖季銨鹽接枝ldhs粉末；其中，所述改性殼聚糖季銨鹽接枝ldhs粉末是殼聚糖季銨鹽、ldhs經(jīng)間苯二異氰酸酯改性后得到。
4、殼聚糖季銨鹽是由殼聚糖經(jīng)化學(xué)改性修飾而制得的殼聚糖衍生物，和殼聚糖一樣具有生物可降解、生物相容和環(huán)境友好無毒等特點(diǎn)，同時其導(dǎo)熱系數(shù)相對較低，有一定的保溫隔熱能力。殼聚糖季銨鹽分子中含有一定數(shù)量的側(cè)鏈基團(tuán)羥基和氨基，在受熱分解過程中會釋放出co2、n2等不可燃?xì)怏w，從而起到阻燃作用，但是，殼聚糖季銨鹽屬于直鏈型大分子，分子上沒有龐大的側(cè)基基團(tuán)，故在高溫下熱穩(wěn)定性較差，并且由于殼聚糖季銨鹽羥基和氨基的數(shù)量過多，使得其自身是具有一定的親水疏油性，和有機(jī)材料改性聚氨酯的相容性較差。本專利技術(shù)采用在殼聚糖季銨鹽中加入ldhs，并通過間苯二異氰酸酯作為連結(jié)劑，使得ldhs與殼聚糖季銨鹽接枝，制備得到殼聚糖季銨鹽接枝ldhs阻燃劑。將殼聚糖季銨鹽與ldhs進(jìn)行復(fù)合，可以有效提高阻燃劑的熱穩(wěn)定性。一方面由于ldhs層間的金屬元素在熱解過程中會吸收燃燒產(chǎn)生的部分熱量，可以有效的降低燃燒時產(chǎn)生的高溫；燃燒后的金屬氧化物也可以起到隔絕空氣的效果，高溫下ldhs層板間的陰離子如羥基、碳酸根等會以水和二氧化碳的形式脫出，可以起到吸收熱量并降低燃燒時溫度的效果。另一方面由于加入的殼聚糖季銨鹽和交聯(lián)劑間苯二異氰酸酯向聚合物提供了額外的c、n元素，增加了燃燒時產(chǎn)生的不燃?xì)怏w數(shù)量；由幾種不同阻燃機(jī)理的材料相互結(jié)合的方式被稱為協(xié)效阻燃，通過殼聚糖季銨鹽、ldhs、間苯二異氰酸酯三種不同阻燃劑之間的協(xié)效阻燃反應(yīng)，使得殼聚糖季銨鹽接枝ldhs在阻燃中起到的效果要優(yōu)于傳統(tǒng)的單一組分；并且在后續(xù)制作聚氨酯發(fā)泡材料的過程中，與聚氨酯的相容性也得到改善。
5、優(yōu)選地，所述殼聚糖季銨鹽接枝ldhs粉末的制備方法，包括以下步驟：
6、s1.?將間苯二異氰酸酯和乙酰苯胺加入有機(jī)溶劑中，于70~80℃攪拌1~4h，得到封閉異氰酸酯溶液；
7、s2.?將殼聚糖季銨鹽加入到有機(jī)溶劑中，充分?jǐn)嚢韬笾频脷ぞ厶羌句@鹽漿液，將殼聚糖季銨鹽漿液和二月桂酸二丁基錫加入到封閉異氰酸酯溶液中，于70~80℃攪拌1~4h，制得殼聚糖季銨鹽-異氰酸酯漿液；
8、s3.?將ldhs在120℃下干燥6h，再加入到有機(jī)溶劑中，充分?jǐn)嚢枞芙夂笾频胠dhs漿液，將ldhs漿液加入到殼聚糖季銨鹽-異氰酸酯漿液中，于100~110℃攪拌3~4h，得到改性殼聚糖季銨鹽接枝ldhs漿液；整個接枝反應(yīng)過程在惰性氣體保護(hù)中進(jìn)行；
9、s4.?反應(yīng)結(jié)束將改性殼聚糖季銨鹽接枝ldhs漿液冷卻到室溫后，采用減壓抽濾的方法進(jìn)行過濾并依次用去離子水、10?g/l?naoh溶液和有機(jī)溶劑進(jìn)行洗滌，得到濾餅，將其放置到70℃的真空干燥箱中干燥處理，之后進(jìn)行粉碎、研磨、過200目篩，得到改性殼聚糖季銨鹽接枝ldhs粉末。
10、優(yōu)選地，步驟s2、s3中所述殼聚糖季銨鹽、ldhs、間苯二異氰酸酯的質(zhì)量比為（10~30）：（40~65）：（10~30）；進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟s2、s3中所述殼聚糖季銨鹽、ldhs、間苯二異氰酸酯的質(zhì)量比為22：56：22。
11、優(yōu)選地，所述異氰酸酯為多苯基多亞甲基多異氰酸酯。
12、優(yōu)選地，所述聚醚多元醇為dl-400聚醚多元醇和dl-1000d聚醚多元醇的混合物。
13、優(yōu)選地，所述發(fā)泡材料的原料成分還包括3份催化劑、3份發(fā)泡劑和1份泡沫穩(wěn)定劑。
14、優(yōu)選地，所述催化劑為二甲基環(huán)己胺、二月桂酸二丁基錫、五甲基二乙烯三胺中的一種或多種。
15、優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑為中性水和環(huán)戊烷、正戊烷中的任意一種組成。
16、優(yōu)選地，所述泡沫穩(wěn)定劑為聚氧乙烯脂肪酰醇胺和/或聚丙烯酰胺。
17、所述改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，包括以下步驟：
18、p1.?將聚酯多元醇和改性殼聚糖季銨鹽接枝ldhs粉末在溫度i下混合，得到混合物i；將混合物i、催化劑、發(fā)泡劑和泡沫穩(wěn)定劑在溫度ii下混勻，得到混合物ii；
19、p2.?將混合物ii和異氰酸酯在溫度iii下進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料。
20、優(yōu)選地，所述溫度i為35~45℃；溫度ii為15~25℃；溫度iii為60-80℃。
21、優(yōu)選地，所述混合物i的混合時間為20~40?min；混合物ii的混合時間為10~15min；混合物iii的混合時間為20~35?min。
22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益之處在于：
23、（1）本專利技術(shù)將殼聚糖季銨鹽與ldhs進(jìn)行復(fù)合，改善了殼聚糖季銨鹽有機(jī)相容性差的缺點(diǎn)，提高殼聚糖季銨鹽的保溫性能和阻燃性能，進(jìn)而提升聚氨酯發(fā)泡材料的保溫性能和阻燃性能。
24、（2）ldhs具有多級層板的結(jié)構(gòu)特征，對紅外線照射具有良好的反射作用本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述發(fā)泡材料的原料成分，按重量份數(shù)計(jì)，包括40~50份異氰酸酯、35~40份聚醚多元醇、8~14份改性殼聚糖季銨鹽接枝LDHs粉末；其中，所述改性殼聚糖季銨鹽接枝LDHs粉末是殼聚糖季銨鹽、LDHs經(jīng)間苯二異氰酸酯改性后得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述改性殼聚糖季銨鹽接枝LDHs粉末的制備方法包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述殼聚糖季銨鹽、LDHs、間苯二異氰酸酯的質(zhì)量比為（10~30）：（40~65）：（10~30）。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述殼聚糖季銨鹽、LDHs、間苯二異氰酸酯的質(zhì)量比為22：56：22。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述發(fā)泡材料的原料成分還包括3份催化劑、3份發(fā)泡劑和1份泡沫穩(wěn)定劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述異氰酸酯為多苯基多亞甲基多異氰酸酯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述聚醚多元醇為DL-400聚醚多元醇和DL-1000D聚醚多元醇的混合物。
8.權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的一種改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述發(fā)泡材料的原料成分，按重量份數(shù)計(jì)，包括40~50份異氰酸酯、35~40份聚醚多元醇、8~14份改性殼聚糖季銨鹽接枝ldhs粉末；其中，所述改性殼聚糖季銨鹽接枝ldhs粉末是殼聚糖季銨鹽、ldhs經(jīng)間苯二異氰酸酯改性后得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述改性殼聚糖季銨鹽接枝ldhs粉末的制備方法包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改性生物質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述殼聚糖季銨鹽、ldhs、間苯二異氰酸酯的質(zhì)量比為（10~30）：（40~65）：（10~30）。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改性...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何邊陽，王蒙，朱磊，萬世恒，李雪梅，陳欣穎，尹鑫，楊欣怡，張馳，楊夢麗，
申請(專利權(quán))人：湖北工程學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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