本發(fā)明專利技術涉及材料技術領域，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)揮轉移載荷和吸收應力的效果，從而增強聚氨酯材料的力學強度，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。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及材料，具體涉及一種具有保溫效果的聚氨酯材料及其制備方法。
技術介紹
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)縮聚反應形成的高分子材料，因其優(yōu)良的力學性能和可塑性，在多個領域得到了廣泛應用。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、冷藏物流等多個領域進行應用。
2、然而，聚氨酯發(fā)泡材料的力學性能較差，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，本專利技術提供了一種聚氨酯材料，可解決現(xiàn)有技術中存在的問題。
技術實現(xiàn)思路
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p>1、為了解決
技術介紹
中提到的問題，本專利技術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、本專利技術的目的可以通過以下技術方案實現(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)泡預混物；
8、第三步、將二元異氰酸酯加入至發(fā)泡預混物中，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、作為本專利技術的進一步方案，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、作為本專利技術的進一步方案，所述復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攪拌混合，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，制得復合型凝膠添加劑。
13、作為本專利技術的進一步方案，步驟s1中，所述改性劑為丁二酸酐或者戊二酸酐。
14、作為本專利技術的進一步方案，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，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、作為本專利技術的進一步方案，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、作為本專利技術的進一步方案，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、作為本專利技術的進一步方案，步驟ss2中，所述相轉移催化劑為三氟甲磺酸或者對甲苯磺酸。
21、在上述技術方案中，以1,4-哌嗪二乙胺和2,6-二溴吡啶-4-羧酸為反應物，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，制得仲胺基進行嵌段連接的聚合型含氮中間體，由于反應物結構中還含有活性羧基取代基，在相轉移催化劑的作用下，可以與2,6,7-三氧雜-1-磷雜雙環(huán)(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物結構中的羥基取代基發(fā)生酯化縮合，從而制得多元阻燃劑。
22、作為本專利技術的進一步方案，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、本專利技術的有益效果：
25、(1)本專利技術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構，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-卡拉膠的存在相當于是六鈦酸鉀晶須和聚氨酯基材之間形成過渡結構，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，使六鈦酸鉀晶須能夠高效發(fā)揮自身的轉移載荷和吸收應力的效果，從而增強聚氨酯材料的力學強度。此外，六鈦酸鉀晶須能夠對氣凝膠形成骨架支撐效果，可維持氣凝膠的穩(wěn)定性。
26、(2)本專利技術制備的多元阻燃劑結構中含有大量的氮、磷阻燃元素，以及剛性雜環(huán)結構，氮元素能夠提供氣源，磷元素提供酸源，雜環(huán)結構提供碳源，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、當然，實施本專利技術的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。
本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
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，所述復合型凝膠添加劑的制備方法包括以下步驟：
4.根據(jù)權利要求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，所述相轉移催化劑為三氟甲磺酸或者對甲苯磺酸。
9.根據(jù)權利要求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，采用如權利要求1所述的制備方法制得。
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【技術特征摘要】
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，所述復合型凝膠添加劑的制備方法包括以下步驟：
4.根據(jù)權利要求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....
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張?zhí)齑?/a>，于明星，
申請(專利權)人：廣東煜榮新材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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