具体实施方式

本发明提供了一种无卤阻燃泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：

将废旧聚氨酯、醇解剂、助醇解剂、磷系阻燃剂和氧化石墨烯混合，进行降解反应，得到降解多元醇，所述磷系阻燃剂为含有双羟基DOPO反应型阻燃剂和双羧基DOPO反应型阻燃剂中的一种或多种；

将A组分和异氰酸酯类化合物混合进行发泡，得到所述无卤阻燃泡沫材料，所述A组分包括所述降解多元醇、扩链剂、发泡剂、催化剂和稳定剂。

在本发明中，如无特殊说明，所用原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。

本发明将废旧聚氨酯、醇解剂、助醇解剂、磷系阻燃剂和氧化石墨烯混合(以下称为第一混合)，进行降解反应，得到降解多元醇。

在本发明中，所述废旧聚氨酯优选来源于生产聚氨酯过程中的边角料和/或使用老化的聚氨酯。本发明优选对所述废旧聚氨酯原料进行前处理，在本发明中，所述前处理优选为：依次进行洗涤、干燥和粉碎；在本发明中，所述洗涤优选为水洗，本发明对所述洗涤、干燥和粉碎的具体实施过程没有特殊要求；在本发明中，所述废旧聚氨酯的粒径优选为5～20mm。

在本发明中，所述醇解剂包括第一醇解剂和第二醇解剂；所述第一醇解剂优选包括二元醇、山梨糖醇、聚醚多元醇和聚酯多元醇中的一种或多种；所述二元醇优选包括乙二醇、丙二醇、戊二醇和丁炔二醇中的一种或多种，所述聚醚多元醇优选包括聚醚多元醇GR-635C、聚醚多元醇GR-4110A、聚醚多元醇GR-4110G、聚醚多元醇GR-450A、聚醚多元醇GR-649、聚醚多元醇GR-8340A、聚醚多元醇GR-835G、聚醚多元醇GRA-6360和聚醚多元醇PEDA-1500中的一种或多种；所述聚酯多元醇优选包括聚酯多元醇PEBA-2000和/或聚酯多元醇PEDA-2000。在本发明中，所述第一醇解剂更优选包括山梨糖醇或二元醇，最优选包括山梨糖醇、戊二醇、丁炔二醇、丙二醇或乙二醇。

在本发明中，所述第一醇解剂作为反应物参与废旧聚氨酯的降解反应，使废旧聚氨酯降解为多元醇。

在本发明中，所述第二醇解剂优选包括醇胺类化合物，更优选包括乙醇胺和/或丙醇胺，在本明发明的具体实施例中，所述第二醇解剂优选为乙醇胺或丙醇胺。

在本发明中，所述第二醇解剂的作为反应物参与聚氨酯的降解反应，与所述第一醇解剂配合，加快所述废旧聚氨酯的降解速率。

在本发明中，所述助醇解剂优选包括胺类化合物、无机强碱和有机钛类化合物中的一种或多种，所述胺类化合物优选包括N,N-二甲基乙醇胺、环己胺或叔胺，所述无机强碱优选为碱金属氢氧化物，更优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾，所述有机钛类化合物优选为乙二醇钛和/或钛酸四丁酯；在本发明中，所述助醇解剂更优选包括二乙醇胺和/或钛酸四丁酯。

在本发明中，所述磷系阻燃剂为含有双羟基DOPO反应型阻燃剂和双羧基DOPO反应型阻燃剂中的一种或多种，更优选包括具有式I～V所示结构的化合物中的一种或多种；

在本方发明的具体实施例中，所述磷系阻燃剂为具有式I、式II、式III、式VI或式V所示结构的化合物。

在本发明中，所述氧化石墨烯的粒径优选为0.5～40μm，更优选为5～30μm，最优选为10～20μm。

在本发明中，所述第一醇解剂、第二醇解剂、助醇解剂、磷系阻燃剂和氧化石墨烯的总质量与所述废旧聚氨酯的质量比优选为(1～1.2):1。

在本发明中，所述第一醇解剂、第二醇解剂、助醇解剂、磷系阻燃剂和氧化石墨烯的质量比优选为(40～60):(35～50):(1～5):(0.1～5):(0.1～5)，更优选为(45～55):(40～45):(1.5～4):(0.5～3.5):(0.5～3.5)。

在本发明中，所述第一混合优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌的具体实施过程没有特殊要求，以实现降解原料混合均匀即可。

在本发明中，所述降解反应的温度优选为140～250℃，更优选为150～230℃；所述降解反应的时间优选为5～10h，更优选为6～8h。在本发明中，所述降解反应优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌的具体实施过程没有特殊要求。在本发明的具体实施例中，所述降解反应在反应釜中进行。

本发明通过第一醇解剂、第二醇解剂、助醇解剂和磷系阻燃剂对废旧聚氨酯进行降解，得到的降解多元醇中含有稠环和/或芳环类多元醇，能够与异氰酸酯类化合物形成交联网状结构，提高无卤阻燃泡沫材料的压缩强度、保温性能；在所述废旧聚氨酯的降解反应过程中，具有双羧基或双羟基结构的DOPO反应型阻燃剂能够参与废旧聚氨酯醇解过程的交联反应，与废旧聚氨酯醇解产物发生聚合反应结合到多元醇聚合物的主链或者支链，从而使阻燃剂不发生迁移，持久保持阻燃效果和物理力学性能；同时，氧化石墨烯成核剂促进聚氨酯的发泡得到直径小且数量多的泡孔使泡沫材料其具有优异的热学、力学性能。

降解反应后，本发明优选对得到的降解反应体系进行后处理，得到所述降解多元醇；在本发明中，所述后处理优选包括：将所述降解反应体系依次进行固液分离、水洗和干燥；本发明对所述固液分离的具体实施方式没有特殊要求，本发明优选对所述固液分离的液体产物进行水洗，本发明通过水洗除去所述液体产物中溶于水的未反应的原料，在本发明中，所述水洗的次数优选为3～5次，每次水洗时，所述水的质量与所述液体产物的质量比优选为(1～2):1；本发明优选对水洗后的有机相进行干燥，在本发明中，所述干燥优选为旋蒸干燥，本发明优选通过干燥除去所述有机相中的低沸点的未反应原料，在本发明中，所述旋蒸干燥的温度优选为120～145℃，本发明对所述旋蒸干燥的时间没有特殊要求，旋蒸干燥没有冷凝产物时结束。

得到降解多元醇后，将A组分和异氰酸酯类化合物混合(以下称为第二混合)进行发泡，得到所述无卤阻燃泡沫材料，所述A组分包括所述降解多元醇、扩链剂、发泡剂、催化剂和稳定剂。

在本发明中，所述A组分包括扩连接；在本发明中，所述扩链剂优选包括醇类化合物、胺类化合物、酸酐类化合物、蔗糖和葡萄糖中的一种或多种；所述醇类化合物优选包括甘油、二甘醇、三甘醇和二乙氨基乙醇中的一种或多种；所述胺类化合物优选包括二甲硫基甲苯二胺和/或三乙醇胺；所述酸酐类化合物优选包括二甲酸酐和/或乙酸酐，在本发明中，所述扩链剂更优选包括三乙醇胺或乙酸酐。

在本发明中，所述A组分包括发泡剂；所述发泡剂优选包括烷烃、氟代烷烃、氟氯代烷烃、N,N-偶氮二异丁腈、双氰胺、二甲醚、偶氮二甲酰胺和水中的一种或多种，所述烷烃优选包括直链烷烃和环烷烃中的一种或多种，更优选包括正丁烷、丙丁烷和环戊烷中的一种或多种；所述氟代烷烃优选包括1,1,1,3,3-五氟丁烷和/或1,1,2,2-四氟乙烷，所述氟氯烷烃优选包括1,1-二氯-1-氟代乙烷中的一种或多种；在本发明中，所述发泡剂更优选包括环戊烷或N,N-偶氮二异丁腈。

在本发明中，所述A组分包括催化剂；所述催化剂优选包括胺类化合物、醚类化合物、嗪类化合物和锡类化合物中的一种或多种；所述胺类化合物优选包括二甲基乙醇胺、N,N,N’,N",N"-五甲基二乙烯三胺、三亚乙基二胺、三乙烯二胺、五甲基二亚乙基三胺和N,N-二甲基乙醇胺中的一种或多种；所述醚类化合物优选包括二甲氨基乙基醚和/或2,2’-二吗啉二乙醚；所述嗪类化合物优选为三(二甲氨基丙基)六氢三嗪和/或N,N-二甲基哌嗪；所述锡类化合物优选包括有机锡；在本发明中，所述催化剂更优选包括有机锡或二甲氨基乙基醚。

在本发明中所述A组分包括稳定剂；所述稳定剂优选包括硅油；在本发明中，所述硅油优选包括硅油L-600、硅油SE-232、硅油CGY-5、硅油DC-193、硅油SC-154和硅油SC-155中的一种或多种；在本发明中，所述稳定剂更优选为硅油L-600、硅油SD-601和硅油CGY-5中的一种或多种。

在本发明中，所述A组分中，降解多元醇和发泡剂的质量比优选为1:(0.5～3.5)，更优选为1:(1.5～3)。

在本发明中，所述A组分中，所述扩链剂、发泡剂、催化剂和稳定剂的质量比优选为(0.1～10):(5～35):(0.1～10):(0.1～10)，更优选为(1～8):(10～30):(0.5～5):(0.5～5)。

在本发明中，所述A组分优选还包括聚醚多元醇；在本发明中，所述聚醚多元醇优选包括聚醚多元醇GR-635C、聚醚多元醇GR-4110A、聚醚多元醇GR-4110G、聚醚多元醇GR-450A、聚醚多元醇GR-649、聚醚多元醇GR-8340A、聚醚多元醇GR-835G、聚醚多元醇GRA-6360和聚醚多元醇PEDA-1500中的一种或多种；在本发明的具体实施例中，所述聚醚多元醇优选为聚醚多元醇4110A。

在本发明中，所述降解多元醇和聚醚多元醇的质量比优选为1:(2～3)，更优选为1:(2.2～2.5)。

在本发明中，所述A组分的制备方法包括以下步骤：

将所述降解多元醇、聚醚多元醇、扩链剂、发泡剂、催化剂和稳定剂进行混合(以下称为第三混合)，得到A组分。

在本发明中，所述第三混合优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌的具体实施过程没有特殊要求。

在本发明中，所述异氰酸酯类化合物优选包括多异氰酸酯类化合物；所述多异氰酸酯类化合物优选包括二异氰酸酯类化合物、PAPI-27和PAPI-135C中的一种或多种；在本发明中，所述二异氰酸酯类化合物优选包括二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种，所述二苯基甲烷二异氰酸酯优选包括MDI-100LL、MDI-100HL、MR-200、M200、44V20、M20S和5005中的一种或多种；所述甲苯二异氰酸酯优选包括TDI80、TDI20和TDI100中的一种或多种；在本发明中，所述多异氰酸酯类化合物更优选包括MR-200、M200和PAPI-27中的一种或多种。

在本发明中，所述A组分中的降解多元醇和异氰酸酯类化合物的质量比优选为1：(4～5)，更优选为1：(4.5～4.9)。

在本发明中，所述第二混合优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌的具体实施过程没有特殊要求，以实现降解原料混合均匀即可。

在本发明中，所述发泡的温度优选为室温，所述发泡优选当混合料出现乳白色产物后停止。在本发明中，所述发泡优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌的具体实施过程没有特殊要求。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制得的无卤阻燃泡沫材料，所述无卤阻燃泡沫材料的表观密度为36.17～38.28kg/m³。

本发明提供了上述技术方案所述无卤阻燃泡沫材料在汽车制造、交通运输、土木建筑、轻工、纺织、机电或石油化工中的应用。

在本发明中，所述应用具体将上述技术方案所述无卤阻燃泡沫材料作为汽车制造、交通运输、土木建筑、轻工、纺织、机电或石油化工中的防火材料。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将100g废旧聚氨酯泡沫与40g乙醇胺、59g山梨糖醇、1g环己胺和1g DOPO反应型阻燃剂(式I)、3g氧化石墨烯(粒径10μm)混合，在160℃下搅拌5小时，冷却至室温后过滤、水洗3次后于120℃旋蒸干燥，得到降解多元醇。

10g降解多元醇、20g聚醚多元醇4110、3g硅油CGY-5、0.2g三乙醇胺、0.2g有机锡、15g环戊烷搅拌均匀后作为白料，然后与48.40g PAPI-27搅拌18s使其发泡，冷却即得到无卤阻燃泡沫材料。

实施例2

将100g废旧聚氨酯泡沫与40g丙醇胺、58g戊二醇、2g环己胺和2gDOPO反应型阻燃剂(式II)、3g氧化石墨烯(粒径10μm)混合，在150℃下搅拌2.5小时，冷却至室温后过滤、水洗3次后于120℃旋蒸干燥，得到降解多元醇。

10g降解多元醇、20g聚醚多元醇4110、3g硅油CGY-5、0.2g三乙醇胺、0.2g有机锡、15g环戊烷搅拌均匀后作为白料，然后与48.40gPAPI-27搅拌18s使其发泡，冷却即得到无卤阻燃泡沫材料。

实施例3

将100g废旧聚氨酯泡沫与50g乙醇胺、47g丁炔二醇、3g环己胺和3gDOPO反应型阻燃剂(式III)、3g氧化石墨烯(粒径10μm)混合，在165℃下搅拌6小时，冷却至室温后过滤、水洗3次后于120℃旋蒸干燥，得到降解多元醇。

10g降解多元醇、20g聚醚多元醇4110、3g硅油CGY-5、0.2g三乙醇胺、0.2g有机锡、15g环戊烷搅拌均匀后作为白料，然后与48.40gPAPI-27搅拌18s使其发泡，冷却即得到无卤阻燃泡沫材料。

实施例4

将100g废旧聚氨酯泡沫与40g丙醇胺、56g丙二醇、4g环己胺和4gDOPO反应型阻燃剂(式VI)、3g氧化石墨烯(粒径20μm)混合，在155℃下搅拌5小时，冷却至室温后过滤、水洗3次后于120℃旋蒸干燥，得到降解多元醇。

10g降解多元醇、20g聚醚多元醇4110、3g硅油CGY-5、0.2g三乙醇胺、0.2g有机锡、15g环戊烷搅拌均匀后作为白料，然后与48.40g PAPI-27搅拌18s使其发泡，冷却即得到无卤阻燃泡沫材料。

实施例5

将100g废旧聚氨酯泡沫与35g乙醇胺、60g乙二醇、5g环己胺和5gDOPO反应型阻燃剂(式V)、3g氧化石墨烯(粒径5μm)混合，在170℃下搅拌5小时，冷却至室温后过滤、水洗3次后于120℃旋蒸干燥，得到降解多元醇。

10g降解多元醇、20g聚醚多元醇4110、3g硅油CGY-5、0.2g三乙醇胺、0.2g有机锡、15g环戊烷搅拌均匀后作为白料，然后与48.40g PAPI-27搅拌18s使其发泡，冷却即得到无卤阻燃泡沫材料。

实施例6

将100g废旧聚氨酯泡沫与40g乙醇胺、60g乙二醇、1g环己胺和5gDOPO反应型阻燃剂(式V)、3g氧化石墨烯(粒径0.5μm)混合，在170℃下搅拌5小时，冷却至室温后过滤、水洗3次后于120℃旋蒸干燥，得到降解多元醇。

10g降解多元醇、20g聚醚多元醇4110、3g硅油CGY-5、0.2g三乙醇胺、0.2g有机锡、15g环戊烷搅拌均匀后作为白料，然后与48.40gPAPI-27搅拌18s使其发泡，冷却即得到无卤阻燃泡沫材料。

对比例1

将100g废旧聚氨酯泡沫与40g乙醇胺、60g乙二醇和1g环己胺混合，在170℃下搅拌5小时，冷却至室温后过滤、水洗3次后于125℃旋蒸干燥，得到降解多元醇。

10g降解多元醇、20g聚醚多元醇4110、3g硅油CGY-5、0.2g三乙醇胺、0.2g有机锡、15g环戊烷搅拌均匀后作为白料，然后与48.40g PAPI-27搅拌18s使其发泡，冷却即得到无卤阻燃泡沫材料。

对比例2

将100g废旧聚氨酯泡沫与40g乙醇胺、60g乙二醇、1g环己胺和3g氧化石墨烯(粒径10μm)混合，在170℃下搅拌5小时，冷却至室温后过滤、水洗3次后于120℃旋蒸干燥，得到降解多元醇。

10g降解多元醇、20g聚醚多元醇4110、3g硅油CGY-5、0.2g三乙醇胺、0.2g有机锡、15g环戊烷搅拌均匀后作为白料，然后与48.40gPAPI-27搅拌18s使其发泡，冷却即得到无卤阻燃泡沫材料。

对比例3

将100g废旧聚氨酯泡沫与40g乙醇胺、60g乙二醇、1g环己胺和5gDOPO反应型阻燃剂(式V)混合，在170℃下搅拌5小时，冷却至室温后过滤、水洗3次后于120℃旋蒸干燥，得到降解多元醇。

10g降解多元醇、20g聚醚多元醇4110、3g硅油CGY-5、0.2g三乙醇胺、0.2g有机锡、15g环戊烷搅拌均匀后作为白料，然后与48.40gPAPI-27搅拌18s使其发泡，冷却即得到无卤阻燃泡沫材料。

测试例1

测试实施例1～5和对比例1～3制备得到的无卤阻燃泡沫材料的性能，测试结果列于表1中，由表1可以得出，与对比文件1相比，本发明制备得到的无卤阻燃泡沫材料压缩强度为0.23～0.25MPa，表观密度为36.17～38.28kg/m³，LOI指数为25.1～27.6％，均高于国家标准，本发明提供的降解方法节省材料，获得了显著的经济效益。

表1实施例1～5和对比例1～3制备得到的无卤阻燃泡沫材料的性能

尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。