一种阻燃聚氨酯软泡材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种阻燃聚氨酯软泡材料的制备方法，属于材料加工技术领域。
背景技术
聚氨酯泡沫是以异氰酸酯和聚醚多元醇为主要原料，在发泡剂、催化剂等多种助剂的作用下，形成的具有孔隙结构的高分子聚合物。聚氨酯泡有软泡和硬泡两种。聚氨酯软泡多为开孔结构，具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能，主要用作家具垫材、床垫、交通工具座椅坐垫等垫材，工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热材料等。聚氨酯泡沫材料易燃，燃烧的烟雾有一定的毒性，因此聚氨酯泡沫在制备时常常加入阻燃剂，来提高聚氨酯泡沫的阻燃性能和热稳定性。通常添加的阻燃剂为磷系和卤系阻燃剂，这些阻燃剂在抑制燃烧的过程中会产生一定毒性的物质，对人体健康有一定程度的损伤。
随着对材料环保安全性要求日益增强，迫切需要一种热稳定性、阻燃性能优异，环境友好的阻燃聚氨酯材料。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种阻燃聚氨酯软泡材料的制备方法，操作简单，制得的聚氨酯软泡材料环境友好，具有优异的阻燃性能，热稳定性能和优异的过滤吸附性能。
技术方案
一种阻燃聚氨酯软泡材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将植酸溶于去离子水中，得到植酸溶液，所述植酸溶液的浓度为80-200g/L；
(2)将聚氨酯软泡用无水乙醇清洗干净后晾干，再浸入步骤(1)的植酸溶液中，25-40min后，边搅拌边滴加硅烷偶联剂HK550，搅拌反应30-60min；所述硅烷偶联剂HK550的用量为植酸重量的80％-100％；
(3)将步骤(2)搅拌反应后的产物放入微波炉中处理1-3min，微波炉功率为780-1000W；
(4)步骤(3)处理结束后，取出聚氨酯软泡，干燥后进行高温烘焙，然后自然冷却，用去离子水清洗后晾干，得到阻燃聚氨酯软泡材料。
进一步，步骤(1)中，所述植酸溶液的浓度为100-150g/L。
进一步，步骤(2)中，所述聚氨酯软泡与植酸溶液的浴比为1:80-100。
进一步，步骤(4)中，所述干燥温度为50-90℃。
进一步，步骤(4)中，所述高温烘焙的温度为170-190℃，时间为2-6min。
本发明的有益效果：
(1)本发明制备方法所用材料简单、费用低廉，操作简单易行，处理过程绿色环保无毒无污染。
(2)本发明的阻燃添加材料绿色无毒，经过处理的聚氨酯软泡的机械力学性能和回弹性能无明显下降；
(3)本发明方法所得的绿色阻燃聚氨酯软泡具有优异的热稳定性，难燃性，良好的耐久性能，极限氧指数达到38-42,并具有优异的过滤和吸附性能，适合用于缓冲、隔音、环保过滤等领域。
附图说明
图1为实施例1制得的阻燃聚氨酯软泡材料的实物照片；
图2为实施例1制得的阻燃聚氨酯软泡材料的显微镜照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于下述内容。下述实施例中，所述聚氨酯软泡购自盐城大丰薛氏海绵有限公司，海绵规格50PPI，微波炉的型号为MideaMM721NG1-PW。但均不限于此。
实施例1
一种阻燃聚氨酯软泡材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将植酸溶于去离子水中，得到植酸溶液，所述植酸溶液的浓度为150g/L；
(2)将聚氨酯软泡用无水乙醇清洗干净后晾干，再浸入步骤(1)的植酸溶液中，聚氨酯软泡与植酸溶液的浴比为1:100，浸渍30min后，边搅拌边滴加硅烷偶联剂HK550，搅拌反应40min；所述硅烷偶联剂HK550用量为植酸重量的80％；
(3)将步骤(2)搅拌反应后的产物放入微波炉中处理1min，微波炉功率为1000W；
(4)步骤(3)处理结束后，取出聚氨酯软泡，50℃干燥后进行高温烘焙(170℃，6min)，然后自然冷却，用去离子水清洗后晾干，得到阻燃聚氨酯软泡材料。
图1为实施例1制得的阻燃聚氨酯软泡材料的实物照片，图2为实施例1制得的阻燃聚氨酯软泡材料的显微镜照片。从图1可以看出，经过处理后，聚氨酯软泡外观形态和色泽没有明显改变，说明本发明方法对原聚氨酯海绵外观形态和表观色泽没有太大影响，从图2可以看出，经过处理后，微观上可以看出聚氨酯海绵微孔的胞壁略有增厚，胞孔形态没有破坏和改变，因此该处理对海绵的力学性质的损伤较小。
实施例2
一种阻燃聚氨酯软泡材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将植酸溶于去离子水中，得到植酸溶液，所述植酸溶液的浓度为130g/L；
(2)将聚氨酯软泡用无水乙醇清洗干净后晾干，再浸入步骤(1)的植酸溶液中，聚氨酯软泡与植酸溶液的浴比为1:90，浸渍30min后，边搅拌边滴加硅烷偶联剂HK550，搅拌反应40min；所述硅烷偶联剂HK550用量为植酸重量的90％；
(3)将步骤(2)搅拌反应后的产物放入微波炉中处理2min，微波炉功率为900W；
(4)步骤(3)处理结束后，取出聚氨酯软泡，70℃干燥后进行高温烘焙(180℃，4min)，然后自然冷却，用去离子水清洗后晾干，得到阻燃聚氨酯软泡材料。
实施例3
一种阻燃聚氨酯软泡材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将植酸溶于去离子水中，得到植酸溶液，所述植酸溶液的浓度为100g/L；
(2)将聚氨酯软泡用无水乙醇清洗干净后晾干，再浸入步骤(1)的植酸溶液中，聚氨酯软泡与植酸溶液的浴比为1:80，浸渍30min后，边搅拌边滴加硅烷偶联剂HK550，搅拌反应60min；所述硅烷偶联剂HK550用量为植酸重量的100％；
(3)将步骤(2)搅拌反应后的产物放入微波炉中处理3min，微波炉功率为780W；
(4)步骤(3)处理结束后，取出聚氨酯软泡，90℃干燥后进行高温烘焙(190℃，2min)，然后自然冷却，用去离子水清洗后晾干，得到阻燃聚氨酯软泡材料。
性能测试：
对实施例1-3制得的阻燃聚氨酯软泡材料进行热稳定性、防火测试UL-94等级、耐久性能、极限氧指数、力学性能的测试，其中，热稳定性测试方法参考的是，纺织品耐热性能的测定方法GB/T13767-1992；防火测试UL-94等级测试方法参考的是GB/T8332-2008泡沫塑料燃烧性能试验方法水平燃烧法；极限氧指数的测试方法参考的是GB/T2406-1993；弹性回复率的测试参考的是GB/T24442.1-2009纺织品压缩性能的测定第1部分：恒定法。测试结果见表1：
表1
由表1的测试结果可以看出，经过阻燃处理后聚氨酯泡沫的PPI值并没有明显变化，从一个侧面反映出该整理对被处理材料的力学性质影响不大，因此从测试的弹性恢复率值可以印证，改处理对材料的回弹性能没有显著的影响。为处理的聚氨酯海绵依然，防火等级最低，耐高温性能很差，经过本发明处理过后，极限氧指数有大幅度提高，防火等级和耐高温性都有大幅度增加。经过处理后阻燃，耐热性，防火性能改善非常明显。外观色泽和回弹性影响很小。
