高防火性PU泡沫复合材料制作方法及PU泡沫阻燃结构

    专利2026-09-01  24


    本发明涉及聚合物材料阻燃,特别涉及一种高防火性pu泡沫复合材料制作方法及pu泡沫阻燃结构。


    背景技术:

    1、聚氨酯(pu)泡沫自从面世以后,因其固有性能的优异性,广泛地应用于航空、电子、建筑、家具等领域。通常情况下pu泡沫是无毒的,但其高度易燃,在燃烧以后,会产生剧毒气体氰化物,有毒气体co,no2等,对人民生命财产造成了严重的威胁,因此赋予pu泡沫的高阻燃性,从源头上解决其火灾风险,具有重要的科学与应用意义。

    2、传统的阻燃方式为本体阻燃,在pu泡沫制备原料中添加阻燃成分实现阻燃。并根据是否参与发泡反应的化学过程,本体阻燃又分为反应型阻燃和添加型阻燃。然而本体阻燃的制作过程复杂,阻燃成分易迁出,并且存在恶化pu泡沫本身固有的优异阻燃性能等。

    3、近年来,在本体阻燃之后,研发出了一种表面阻燃方式实现阻燃效果。其凭借工艺简单、对材料固有性能影响较小的特点受到了人们的广泛关注。经研究表明,pu泡沫的燃烧始于表面,火焰在表面蔓延速度远大于纵向燃烧的速度。相较于本体阻燃(添加型阻燃、反应型阻燃)只有表面燃烧的部分起到阻燃作用,表面阻燃涂层的利用率会更高、且在燃烧情况下对pu泡沫的形状保持地更加完整。

    4、尽管对比在聚合物材料内部构筑阻燃防线,表面阻燃存在诸多优势,但表面阻燃想要更多地应用于工程领域,仍然存在着一定的进步空间,如涂层的高阻燃性取决于阻燃成分的含量,往往需要足够多的组装层数,实际操作起来工艺复杂耗时等等。


    技术实现思路

    1、本发明的主要目的是提供一种高防火性pu泡沫复合材料制备方法及pu泡沫阻燃结构,旨在解决现有技术中表面阻燃方式受成分含量影响,导致阻燃效果较差的技术问题。

    2、为实现上述目的,本发明提出一种高防火性pu泡沫复合材料制作方法,所述高防火性pu泡沫复合材料制作方法包括:

    3、a:将基材在质子化溶液中浸泡第一预设时长;

    4、b:将所述基材在所述负离子沉积溶液中浸泡第二预设时长;

    5、c:将所述基材在所述正离子沉积溶液中浸泡所述第二预设时长;

    6、d:按照预设次数重复执行的b、c的步骤;

    7、e:对所述基材进行烘干。

    8、可选地,步骤a之前,还包括以下步骤:

    9、向预设容量的乙酸中添加预设质量分数的壳聚糖;

    10、将所述乙酸溶液与所述壳聚糖搅拌均匀,以制备得到所述质子化溶液;

    11、其中,所述乙酸的浓度为0.5mol/l~1.5mol/l。

    12、可选地,所述预设容量为20ml~30ml,所述预设质量分数为1%~3%。

    13、可选地,步骤a之后,还包括:

    14、将浸泡后的所述基材在常温环境下进行干燥第三预设时长;

    15、其中,所述第一预设时长与所述第三预设时长均为15min~45min。

    16、可选地,步骤b之前,还包括以下步骤:

    17、b1:向去离子水中添和聚丙烯酸,并搅拌以制备得到paa溶液;

    18、b2:向所述paa溶液中添加第一阻燃物质,并搅拌以制备得到所述负离子沉积溶液;

    19、步骤c之前,还包括以下步骤:

    20、c1:向去离子水中添加聚乙烯亚胺,并搅拌以制备得到pei溶液;

    21、c2:向所述pei溶液中添加第二阻燃物质,并搅拌以制备得到所述正离子沉积溶液;

    22、其中,所述pei溶液与所述paa溶液的质量百分比为0.1wt~0.5wt;所述聚乙烯亚胺的浓度为0.15wt%~0.45wt%,所述聚乙烯亚胺的浓度为0.15wt%~0.45wt%。

    23、可选地,所述第一阻燃物质的质量百分比为所述paa溶液质量百分比的两倍,所述第二阻燃物质的质量百分比为所述pei溶液质量百分比的两倍。

    24、可选地,步骤b2包括:

    25、向所述paa溶液中添加第一阻燃物质并搅拌;

    26、对所述paa溶液与所述第一阻燃物质震荡第四预设时长,以制备得到所述负离子沉积溶液;

    27、步骤c2包括:

    28、向所述pei溶液中添加第二阻燃物质并搅拌;

    29、对所述pei溶液与所述第二阻燃物质震荡所述第四预设时长,以制备得到所述负离子沉积溶液。

    30、可选地,步骤b之后还包括:

    31、f:使用去离子水对浸泡后的所述基材进行第一次清洗;

    32、步骤c之后还包括:

    33、g:使用去离子水对浸泡后的所述基材进行第二次清洗;

    34、步骤d包括:

    35、按照预设次数重复执行的b、f、g、c的步骤。

    36、可选地,将步骤e中的所述第二预设时长替换为第五预设时长,其中,所述第二预设时长大于所述第五预设时长。

    37、此外,为解决上述问题,本发明还提出了一种pu泡沫阻燃结构,所述pu泡沫阻燃结构通过如上述高防火性pu泡沫复合材料制作方法制备而成。

    38、本发明技术方案利用逐层静电自组装方法,通过来回在所述负离子沉积溶液和所述正离子沉积溶液中浸泡。简化工艺步骤,提高制备效率。且利用各聚电解质与各阻燃成分之间的性质,实现了阻燃成分在基材上高效负载的前提下,一定程度上提升了pu泡沫抗压缩性能以及隔热性能,最终在维持pu泡沫固有优异性能的前提下,解决了其在工程应用上低阻燃性的难题。



    技术特征:

    1.一种高防火性pu泡沫复合材料制作方法,其特征在于,所述高防火性pu泡沫复合材料制作方法包括:

    2.根据权利要求1所述的高防火性pu泡沫复合材料制作方法,其特征在于,步骤a之前,还包括以下步骤:

    3.根据权利要求2所述的高防火性pu泡沫复合材料制作方法,其特征在于,所述预设容量为20ml~30ml,所述预设质量分数为1%~3%。

    4.根据权利要求1所述的高防火性pu泡沫复合材料制作方法,其特征在于,步骤a之后,还包括:

    5.根据权利要求1所述的高防火性pu泡沫复合材料制作方法,其特征在于,步骤b之前,还包括以下步骤:

    6.根据权利要求5所述的高防火性pu泡沫复合材料制作方法,其特征在于,所述第一阻燃物质的质量百分比为所述paa溶液质量百分比的两倍,所述第二阻燃物质的质量百分比为所述pei溶液质量百分比的两倍。

    7.根据权利要求5所述的高防火性pu泡沫复合材料制作方法,其特征在于,步骤b2包括:

    8.根据权利要求1所述的高防火性pu泡沫复合材料制作方法,其特征在于,步骤b之后还包括:

    9.根据权利要求1~8中任一项所述的高防火性pu泡沫复合材料制作方法,其特征在于,将步骤e中的所述第二预设时长替换为第五预设时长,其中,所述第二预设时长大于所述第五预设时长。

    10.一种pu泡沫阻燃结构,其特征在于,所述pu泡沫阻燃结构通过如权利要求1~9中任一项所述高防火性pu泡沫复合材料制作方法制备而成。


    技术总结
    本发明提出一种高防火性PU泡沫复合材料的制作方法,实质是基于PU泡沫表面制备阻燃涂层,制作方法包括A:将基材在质子化溶液中浸泡第一预设时长;B:将基材在负离子沉积溶液中浸泡第二预设时长;C:将基材在正离子沉积溶液中浸泡第二预设时长;D:按照预设次数重复执行的B~C的步骤;E:对基材进行烘干。本发明技术方案通过来回在负离子沉积溶液和正离子沉积溶液中浸泡。简化工艺步骤,提高制备效率。且利用各聚电解质与各阻燃成分之间的性质,实现了阻燃成分在基材上高效负载的前提下,一定程度上提升了PU泡沫抗压缩性能以及隔热性能,最终在维持PU泡沫固有优异性能的前提下,解决了其在工程应用上低阻燃性的难题。

    技术研发人员:方琦,谢毅,吴长征
    受保护的技术使用者:中国科学技术大学先进技术研究院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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