防火橡胶发泡海绵及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，具体为防火橡胶发泡海绵及其制备方法。

背景技术：

1、在现代建筑、运输和电子领域，防火橡胶发泡海绵作为一种关键材料，因其具备出色的防火、保温、隔音和减震等特性而被广泛应用。例如，在建筑行业，防火橡胶发泡海绵常被用于墙体和天花板的防火隔热层，确保建筑物在火灾发生时能够有效阻止火势蔓延；在运输领域，这种材料被用作车辆和飞机内饰的防火填充物，提高整体安全性；在电子领域，防火橡胶发泡海绵用于电子设备的绝缘和防护，防止火灾引起的损坏。

2、尽管防火橡胶发泡海绵在上述领域的应用带来了显著的安全效益，但随着技术的发展和应用需求的不断提高，传统防火橡胶发泡海绵在实际使用中也逐渐暴露出一些问题。首先，尽管传统防火橡胶发泡海绵能够在一定程度上提供防火保护，但其在高温火焰下仍然容易燃烧，并且可能产生滴落现象。这不仅降低了材料的防火性能，还可能加剧火势的蔓延，增加火灾的危害。

3、此外，机械强度的不足也是传统防火橡胶发泡海绵面临的一个重要问题。在实际应用中，这种材料往往容易发生断裂和变形，特别是在需要承受高强度和高耐久性的场合。这种机械性能的局限性限制了防火橡胶发泡海绵在某些关键应用中的使用，影响了其整体性能和使用寿命。

4、在湿度较高的环境中，传统防火橡胶发泡海绵还容易滋生细菌，导致材料发霉和变质。这不仅影响其物理性能，还可能带来健康隐患，尤其是在需要长期接触的场合，如公共建筑和交通工具内饰中。此外，静电问题也是传统防火橡胶发泡海绵在电子和电器领域应用中的一大难题。材料在使用过程中容易产生静电，可能对电子元器件造成损害，影响设备的正常运行。

5、为了应对这些挑战，本发明提出了防火橡胶发泡海绵及其制备方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了防火橡胶发泡海绵及其制备方法，解决了传统防火橡胶发泡海绵在防火性能、机械强度、抗菌性能、抗静电性能和生产效率方面不足的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：防火橡胶发泡海绵，按重量百分比计，包括以下组分：聚醚多元醇50％-60％、异氰酸酯30％-40％、水2％-5％、催化剂0.3％-1％、泡沫稳定剂0.5％-2％、阻燃剂5％-10％、纳米二氧化硅3％-6％、生物基多元醇8％-15％、抗菌剂0.5％-2％、抗静电剂1％-3％、硅烷偶联剂1％-3％。

3、优选的，所述催化剂任选有机锡化合物、叔胺类催化剂或金属有机化合物中的一种，所述泡沫稳定剂任选硅氧烷类稳定剂、聚醚类稳定剂或有机硅聚醚共聚物中的一种。

4、优选的，所述阻燃剂任选卤素类阻燃剂、磷系阻燃剂或氮系阻燃剂中的一种，所述抗菌剂任选银纳米颗粒、铜纳米颗粒或三氯生中的一种。

5、优选的，所述抗静电剂任选烷基二甲基苄基氯化铵、磷酸三丁酯或乙炔黑中的一种，所述硅烷偶联剂任选γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷中的一种。

6、防火橡胶发泡海绵制备方法，包括以下步骤：

7、s1、将纳米二氧化硅与硅烷偶联剂混合，通过气溶胶辅助组装技术处理；

8、s2、将聚醚多元醇、生物基多元醇和水溶解在适当的溶剂中，使用磁力搅拌器搅拌25-30min；

9、s3、加入泡沫稳定剂、催化剂和预处理后的纳米二氧化硅溶液，继续搅拌10-15min；

10、s4、将混合均匀的多元醇混合物和异氰酸酯在低温环境中进行冷等离子体处理；

11、s5、在室温下进行首次固化；

12、s6、进行二次固化；

13、s7、将固化后的海绵进行抗菌剂和抗静电剂的浸渍处理；

14、s8、在真空干燥器中进行干燥处理。

15、优选的，所述s1步骤中气溶胶辅助组装技术处理具体包括以下步骤：

16、溶液雾化：使用超声波雾化器将均匀分散的纳米溶液雾化成微小液滴，超声波雾化器的频率设定在1.7mhz-2.4mhz之间，产生直径约1-10微米的液滴；

17、气溶胶形成：将雾化的液滴通过载气输送到气溶胶反应器中，形成稳定的气溶胶；

18、气溶胶反应：在气溶胶反应器中，利用电场和气流控制液滴的分散和沉积，电场强度设置在0.5-2kv/cm，气流速度设置在0.1-1m/s，纳米材料均匀分散并覆盖在反应器内的基材或其他目标表面上；

19、沉积与干燥：在室温下，经过气溶胶反应器的气溶胶在电场和气流的作用下均匀沉积，沉积时间在10-30min，形成均匀的纳米涂层，沉积后的材料在60℃c-80℃下进行干燥处理30-60min，留下均匀分布的纳米颗粒。

20、优选的，所述载气为氮气或空气，其流速设置在1-5l/min。

21、优选的，所述s2步骤中适当的溶剂为醇或丙酮，所述s5步骤中固化时间为1-3h，所述s6步骤中固化温度为70-90℃，二次固化时间为1-4h。

22、优选的，所述s7步骤中浸渍处理具体包括以下步骤：

23、将固化后的海绵完全浸入综合功能溶液中，海绵表面和内部都充分接触溶液；

24、在20℃-30℃的环境下，轻微搅拌或振荡溶液，浸渍20-40min；

25、取出海绵：浸渍完成后，将海绵从溶液中取出，轻轻挤压以去除多余溶液。

26、所述综合功能溶液为抗菌剂溶液和抗静电剂溶液按1：1比例混合形成。

27、本发明提供了防火橡胶发泡海绵及其制备方法。具备以下有益效果：

28、1、本发明通过添加了纳米二氧化硅、硅烷偶联剂等材料，通过改进的制备方法，大幅度提升了海绵的防火性能，表现为燃烧时间显著缩短且无滴落现象，解决了传统防火橡胶发泡海绵在火焰下易燃烧且可能产生滴落的缺陷，提高了材料的防火安全性。

29、2、本发明通过添加纳米二氧化硅、硅烷偶联剂等材料，显著提高了海绵的机械强度和断裂伸长率，解决了传统防火橡胶发泡海绵机械强度不足、易断裂的问题，使材料在应用中更具耐用性和可靠性。

30、3、本发明通过添加银纳米颗粒等抗菌剂，使得海绵具有显著的抗菌性能，菌落减少率高达95％，解决了传统防火橡胶发泡海绵在潮湿环境中易滋生细菌的问题，提高了材料的卫生性和安全性。

31、4、本发明通过添加烷基二甲基苄基氯化铵等抗静电剂，显著降低了海绵的表面电阻，增强了抗静电性能，解决了传统防火橡胶发泡海绵在使用中易产生静电的问题，提高了材料在电子和电器领域的安全性和适用性。

32、5、本发明通过采用气溶胶辅助组装技术和冷等离子体处理方法，显著缩短了海绵的制备时间，降低了能耗，解决了传统制备方法耗时长、能耗高的问题，提高了生产效率，降低了生产成本。

技术特征：

1.防火橡胶发泡海绵，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：聚醚多元醇50％-60％、异氰酸酯30％-40％、水2％-5％、催化剂0.3％-1％、泡沫稳定剂0.5％-2％、阻燃剂5％-10％、纳米二氧化硅3％-6％、生物基多元醇8％-15％、抗菌剂0.5％-2％、抗静电剂1％-3％、硅烷偶联剂1％-3％。

2.根据权利要求1所述的防火橡胶发泡海绵，其特征在于，所述催化剂任选有机锡化合物、叔胺类催化剂或金属有机化合物中的一种，所述泡沫稳定剂任选硅氧烷类稳定剂、聚醚类稳定剂或有机硅聚醚共聚物中的一种。

3.根据权利要求1所述的防火橡胶发泡海绵，其特征在于，所述阻燃剂任选卤素类阻燃剂、磷系阻燃剂或氮系阻燃剂中的一种，所述抗菌剂任选银纳米颗粒、铜纳米颗粒或三氯生中的一种。

4.根据权利要求1所述的防火橡胶发泡海绵，其特征在于，所述抗静电剂任选烷基二甲基苄基氯化铵、磷酸三丁酯或乙炔黑中的一种，所述硅烷偶联剂任选γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷中的一种。

5.防火橡胶发泡海绵制备方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的防火橡胶发泡海绵组分材料制备，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的防火橡胶发泡海绵制备方法，其特征在于，所述s1步骤中气溶胶辅助组装技术处理具体包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的防火橡胶发泡海绵制备方法，其特征在于，所述载气为氮气或空气，其流速设置在1-5l/min。

8.根据权利要求5所述的防火橡胶发泡海绵制备方法，其特征在于，所述s2步骤中适当的溶剂为醇或丙酮，所述s5步骤中固化时间为1-3h，所述s6步骤中固化温度为70-90℃，二次固化时间为1-4h。

9.根据权利要求5所述的防火橡胶发泡海绵制备方法，其特征在于，所述s7步骤中浸渍处理具体包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的防火橡胶发泡海绵制备方法，其特征在于，所述综合功能溶液为抗菌剂溶液和抗静电剂溶液按1：1比例混合形成。

技术总结
本发明涉及高分子材料技术领域，公开了防火橡胶发泡海绵，按重量百分比计，包括以下组分：聚醚多元醇50％‑60％、异氰酸酯30％‑40％、水2％‑5％、催化剂0.3％‑1％、泡沫稳定剂0.5％‑2％、阻燃剂5％‑10％、纳米二氧化硅3％‑6％，还公开了防火橡胶发泡海绵制备方法，包括以下步骤：S1、将纳米二氧化硅与硅烷偶联剂混合，通过气溶胶辅助组装技术处理；S2、将聚醚多元醇、生物基多元醇和水溶解在适当的溶剂中。通过添加纳米二氧化硅、硅烷偶联剂、银纳米颗粒和抗静电剂等材料，并采用气溶胶辅助组装技术和冷等离子体处理方法，显著提升了防火橡胶发泡海绵的防火性能、机械强度、抗菌性能和抗静电性能，解决了传统海绵在燃烧、强度、细菌滋生和静电方面的问题，同时显著缩短了制备时间。

技术研发人员：陈峰明,胥成
受保护的技术使用者：常熟万铭高分子材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/17