阅读说明：本技术 一种阻燃聚氨酯泡沫及其制备方法 (Flame-retardant polyurethane foam and preparation method thereof ) 是由 江芳 杨雷 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明属于阻燃材料技术领域,具体涉及一种阻燃聚氨酯泡沫,由聚氨酯泡沫和含有聚多巴胺和石墨烯材料的阻燃剂组成,且阻燃剂通过层层组装的方式固定在聚氨酯泡沫表面。本发明利用聚多巴胺和石墨烯材料形成稳定的表面涂层,不仅能够保持聚氨酯泡沫优异的力学性能,还可以提供有效的阻燃性,同时,层层组装的聚多巴胺基阻燃层综合性能优异,可有效降低聚氨酯泡沫产品实际应用中的安全问题隐患,扩大其应用范围。(The invention belongs to the technical field of flame-retardant materials, and particularly relates to flame-retardant polyurethane foam which is composed of polyurethane foam and a flame retardant containing polydopamine and graphene materials, wherein the flame retardant is fixed on the surface of the polyurethane foam in a layer-by-layer assembly mode. According to the invention, the stable surface coating is formed by utilizing polydopamine and graphene materials, so that not only can the excellent mechanical property of polyurethane foam be maintained, but also effective flame retardance can be provided, and meanwhile, the polydopamine flame-retardant layer assembled layer by layer has excellent comprehensive performance, so that the potential safety problem and the potential safety hazard in the practical application of polyurethane foam products can be effectively reduced, and the application range of the product is expanded.)

一种阻燃聚氨酯泡沫及其制备方法

技术领域

本发明属于阻燃材料技术领域，具体涉及一种阻燃聚氨酯泡沫及其制备方法。

背景技术

聚氨酯泡沫因其低成本、重量轻、可调节的压缩性以及最重要的耐用性而被广泛用于软装饰和绝缘用途。但是，由于聚氨酯固有的易燃性和有毒降解产物，使得聚氨酯泡沫制品在实际应用中面临的安全问题。纯聚氨酯泡沫会剧烈燃烧并产生大量的一氧化碳、氰化氢等有毒气体，这些有毒气体对人体健康和环境都有明显危害。针对这一问题，将以含卤素化合物为代表的阻燃剂加入到聚氨酯内进行阻燃处理，但是含卤素化合物也会在燃烧过程中导致有害气体排放。此外，目前的阻燃剂多以物理混合方式进入至聚合物中，那么它们也可能随着时间的推移从泡沫中浸出/脱离，从而导致对人体暴露和生物积累的担忧。因此，市场亟需一种新的阻燃剂，既能够提供有效的阻燃性而不会担心容易迁移/吸收到人体中，同时还可以保留聚氨酯泡沫的固有机械性能。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种阻燃聚氨酯泡沫，利用聚多巴胺和石墨烯材料形成稳定的表面涂层，不仅能够保持聚氨酯泡沫优异的力学性能，还可以提供有效的阻燃性，同时，层层组装的聚多巴胺基阻燃层综合性能优异，可有效降低聚氨酯泡沫产品实际应用中的安全问题隐患，扩大其应用范围。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种阻燃聚氨酯泡沫，由阻燃剂和聚氨酯泡沫组成，且阻燃剂包括聚多巴胺和石墨烯材料。

所述阻燃剂的质量配比为1-20％，聚氨酯泡沫为80-99％。

所述石墨烯材料为石墨烯、氧化石墨烯或氧化石墨烯液晶中的一种，

所述阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将石墨烯材料加入至溶剂中搅拌，得到石墨烯悬浊液，然后将聚氨酯泡沫在石墨烯悬浊液中反复浸渍-挤压，形成保形涂层；所述石墨烯材料为石墨烯、氧化石墨烯或氧化石墨烯液晶中的一种，所述溶剂采用水或乙醇，所述石墨烯悬浊液的质量浓度为1-30g/L；

步骤2，将含有保形涂层的聚氨酯泡沫浸入至多巴胺水溶液中，调节pH进行自聚合反应，得到聚多巴胺镀膜，所述多巴胺水溶液的质量浓度为1-2g/L，所述自聚合反应的pH为8.5，且pH采用盐酸调节；

步骤3，重复步骤1和步骤2形成交替的保形涂层和聚多巴胺膜，烘干得到阻燃聚氨酯泡沫。

从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：

1.本发明解决了阻燃剂在聚氨酯中的应用难点，利用聚多巴胺和石墨烯材料形成稳定的表面涂层，不仅能够保持聚氨酯泡沫优异的力学性能，还可以提供有效的阻燃性。

2.本发明以聚多巴胺与石墨烯材料为组合阻燃剂，不仅绿色环保，而且无毒无害。

3.本发明中的聚多巴胺与石墨烯材料形成层层组装的交替式结构，有效利用聚多巴胺的粘附固定特性将石墨烯材料固定化，有效的解决了石墨烯材料的物理混合带来的浸出/脱离风险。

4.本发明的阻燃剂以层层组装的特性固定在聚氨酯泡沫的表面，充分利用聚多巴胺的阻燃性能，实现多层阻挡的隔热效果，同时石墨烯自身的高导热性将相邻聚多巴胺层之间的热量均匀化，有效的解决了聚多巴胺表面的局部热量聚集的问题。

具体实施方式

结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。

实施例1

一种阻燃聚氨酯泡沫，其中，阻燃剂的质量占比为1％，聚氨酯泡沫的质量占比为99％，且阻燃剂由质量比为1:1的聚多巴胺和石墨烯组成。

阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，包括：

步骤1，将石墨烯加入至水中搅拌，得到1g/L的石墨烯悬浊液，然后将聚氨酯泡沫在石墨烯悬浊液中反复浸渍-挤压，形成保形涂层；

步骤2，将含有保形涂层的聚氨酯泡沫浸入至1g/L多巴胺水溶液中，利用盐酸调节形成pH＞8.5的弱碱性环境进行自聚合反应，得到聚多巴胺镀膜；

步骤3，重复步骤1和步骤2形成交替的保形涂层和聚多巴胺膜，烘干得到阻燃聚氨酯泡沫。

对实施例1制得的聚氨酯泡沫的阻燃性能进行测试，其具有明显的抗滴落性能，峰值热释放率降低了70％。

实施例2

一种阻燃聚氨酯泡沫，其中，阻燃剂的质量占比为20％，聚氨酯泡沫的质量占比为80％，且阻燃剂由质量比为1:2的聚多巴胺和石墨烯组成。

阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，包括：

步骤1，将氧化石墨烯加入至水中搅拌，得到30g/L的氧化石墨烯悬浊液，然后将聚氨酯泡沫在氧化石墨烯悬浊液中反复浸渍-挤压，形成保形涂层；

步骤2，将含有保形涂层的聚氨酯泡沫浸入至2g/L多巴胺水溶液中，利用盐酸调节形成pH＞8.5的弱碱性环境进行自聚合反应，得到聚多巴胺镀膜；

步骤3，重复步骤1和步骤2形成交替的保形涂层和聚多巴胺膜，烘干得到阻燃聚氨酯泡沫。

对实施例2制得的聚氨酯泡沫的阻燃性能进行测试，其具有明显的抗滴落性能，峰值热释放率降低了65％。

实施例3

一种阻燃聚氨酯泡沫，其中，阻燃剂的质量占比为10％，聚氨酯泡沫的质量占比为90％，且阻燃剂由质量比为2:1的聚多巴胺和石墨烯组成。

阻燃聚氨酯泡沫的制备方法，包括：

步骤1，将氧化石墨烯液晶加入至水中搅拌，得到20g/L的氧化石墨烯液晶悬浊液，然后将聚氨酯泡沫在氧化石墨烯液晶悬浊液中反复浸渍-挤压，形成保形涂层；

步骤2，将含有保形涂层的聚氨酯泡沫浸入至2g/L多巴胺水溶液中，利用盐酸调节形成pH＞8.5的弱碱性环境进行自聚合反应，得到聚多巴胺镀膜；

步骤3，重复步骤1和步骤2形成交替的保形涂层和聚多巴胺膜，烘干得到阻燃聚氨酯泡沫。

对实施例3制得的聚氨酯泡沫的阻燃性能进行测试，其具有明显的抗滴落性能，峰值热释放率降低了80％。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。