本發(fā)明涉及防火鞋領(lǐng)域，具體涉及一種防火鞋的阻燃海綿及其制備方法。
背景技術(shù)：
：海綿具有優(yōu)良的柔性、彈性、透氣、保溫等性能，在家居工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用，如用作過濾材料、防震材料、裝飾材料、包裝材料及隔熱保溫材料等。然而，海綿遇火極易燃燒，并產(chǎn)生濃煙和有毒氣體，危害人體。目前，阻燃海綿普遍采用添加各種阻燃劑來達(dá)到阻燃效果，現(xiàn)有的使用較多的是添加有機(jī)阻燃劑的海綿，主要添加鹵系、磷酸酯、鹵代磷酸酯等有機(jī)物，此類有機(jī)阻燃劑能起到一定的阻燃效果，但此類有機(jī)阻燃劑一般含有有害成分。CN103275293A公開了防火海綿及其制備方法，在傳統(tǒng)海綿發(fā)泡原料中加入阻燃劑制作的阻燃性海綿，遇火不會(huì)燃燒，而是受熱融化，可減少火災(zāi)隱患。但是因其遇火融化，只能一次性使用，融化過程中還可能損害其他部件。CN105017502A公開了一種環(huán)保阻燃海綿及其制備方法，添加少量的可膨脹石墨，遇火時(shí)，可膨脹石墨由于高溫而急劇膨脹，窒息了火焰，同時(shí)其生成的石墨膨體材料覆蓋在基材表面，隔絕了熱能輻射及氧化作用，其夾層內(nèi)部的酸根在膨脹時(shí)釋放出來，也促進(jìn)了基材的碳化，從而通過多種阻燃方式達(dá)到良好的阻燃效果。但是，該方法阻燃過程會(huì)發(fā)生大面積膨脹，基材受影響變形，碳化后物質(zhì)變質(zhì)，無(wú)法繼續(xù)利用。現(xiàn)有技術(shù)缺少用于防火鞋的承受火災(zāi)高溫不變質(zhì)的阻燃海綿。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種防火鞋的阻燃海綿及其制備方法，能夠用于防火鞋，承受火災(zāi)的高溫。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種防火鞋的阻燃海綿，它由以下重量份數(shù)的原料制成：乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇70～90份、異佛爾酮二異氰酸酯40～45份、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)5～10份、活性碳纖維5～10份、碳粉10～30份、皂粉5～10份、滑石粉5～10份、二氧化硅1～5份、發(fā)泡劑1～3份、穩(wěn)泡劑2～4份、氨水30～50份。乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇，簡(jiǎn)稱POP，常用作制備軟質(zhì)和半硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料制品；異佛爾酮二異氰酸酯，簡(jiǎn)稱IPDI，用作POP的膠黏劑，雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)，簡(jiǎn)稱BDP，作為無(wú)鹵阻燃劑，具有低煙、低毒、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，此處適用POP和IPDI的阻燃。碳粉由樹脂和炭黑、電荷劑、磁粉等組成，滑石粉即Mg3[Si4O10](OH)2多用于陶瓷，此處將滑石粉與碳粉混合，通過減少碳粉與空氣的接觸面積而防止碳粉燃燒變性，增加了碳粉的穩(wěn)定性，成為了阻燃碳粉。而皂粉多用于清潔去漬，此處配合活性碳纖維對(duì)二氧化硅的負(fù)載，起到粘接作用，即增強(qiáng)粉末二氧化硅和活性碳纖維的粘結(jié)力，而不是吸附后很容易散落；并且皂粉增強(qiáng)了海綿的柔性，放在防火鞋內(nèi)舒適柔軟。碳粉、滑石粉、二氧化硅和皂粉均為固體粉末，填充到具高比表面積的活性碳纖維后，活性碳纖維會(huì)提供良好的孔隙環(huán)境，起到吸附作用。優(yōu)選地，一種防火鞋的阻燃海綿，它由以下重量份數(shù)的原料制成：乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇75～85份、異佛爾酮二異氰酸酯40～45份、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)6～8份、活性碳纖維6～8份、碳粉15～25份、皂粉5～8份、滑石粉6～8份、二氧化硅1～5份、發(fā)泡劑1～3份、穩(wěn)泡劑2～4份、氨水35～45份。具體地，所述發(fā)泡劑為蘇打粉、三聚氰胺、雙氰胺、氯化石蠟、硼酸銨、三聚氰胺-甲醛樹脂、氰二酞胺中的一種或幾種。具體地，所述穩(wěn)泡劑為淀粉或纖維素。穩(wěn)泡劑配合發(fā)泡劑作用，使得海綿的孔徑大小可控，孔隙率可控，產(chǎn)品泡孔均勻。一種防火鞋的阻燃海綿的制備方法，它包括以下步驟：1)將活性碳纖維浸泡于氨水中5～10h；2)將步驟1)浸泡后的活性碳纖維與二氧化硅、皂粉攪拌均勻，加壓至25～35Mpa，45～50℃加熱保持20～30min，得到阻燃活性碳纖維；3)將碳粉和滑石粉混合，得到阻燃碳粉；4)將阻燃碳粉與上述配方量的乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇、異佛爾酮二異氰酸酯、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)投入混合器中混合，攪拌均勻，并50～60℃加熱反應(yīng)20～30min，得到初產(chǎn)品；5)將初產(chǎn)品、阻燃活性碳纖維、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑投入混合器中混合，高速攪拌5～6min后倒入模具發(fā)泡并固化后，得到防火鞋的阻燃海綿?；钚蕴祭w維浸泡于氨水，有利于對(duì)活性碳纖維的表面改性，有助于吸附二氧化硅，增強(qiáng)吸附效果，降低活性碳纖維負(fù)載阻燃劑的對(duì)高壓的要求。碳粉和滑石粉先與POP、IPDI、BDP混合反應(yīng)，使其相互交聯(lián)，形成初產(chǎn)品；再添加阻燃活性碳纖維，高速攪拌可進(jìn)一步增強(qiáng)皂粉和二氧化硅的耐火阻燃性，發(fā)泡制得的海綿具有多孔結(jié)構(gòu)，孔間穿插有改性的阻燃活性碳纖維，孔內(nèi)填充有高效的阻燃碳粉，燃燒試驗(yàn)中氧指數(shù)達(dá)到35～38，燃點(diǎn)可達(dá)到1200～1300℃，可承載火災(zāi)全面燃燒時(shí)的高溫800～1000℃，且用于消防鞋內(nèi)不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、遇火融化、受熱膨脹等變質(zhì)現(xiàn)象，保持多孔海綿的初始狀態(tài)。優(yōu)選地，所述步驟4)的混合、攪拌在體積分?jǐn)?shù)為80～95％的N2環(huán)境中進(jìn)行。N2氛圍是為了保證交聯(lián)反應(yīng)的均勻穩(wěn)定進(jìn)行，不受外界空氣影響，且有助于提升阻燃效果。優(yōu)選地，所述步驟5)的混合、攪拌在體積分?jǐn)?shù)為90～98％的CO2環(huán)境中進(jìn)行。CO2有利于海綿發(fā)泡成型，且活性碳纖維可吸收CO2于孔洞內(nèi)，而不宜流失，為使用海綿奠定了基礎(chǔ)。阻燃?xì)怏w二氧化碳將孔洞填滿，阻止海綿燃燒。皂粉遇水也會(huì)產(chǎn)生泡沫，會(huì)將周圍的二氧化硅和二氧化碳包裹起來，這樣再遇火泡沫破裂，便將囊內(nèi)的二氧化硅噴出，破裂過程也會(huì)影響周圍的阻燃碳粉的移動(dòng)，海綿的阻燃效果顯著增強(qiáng)。本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：1)配方組分相互間發(fā)生協(xié)同作用，海綿耐火阻燃性能優(yōu)良，燃燒試驗(yàn)中氧指數(shù)達(dá)到35～38，燃點(diǎn)可達(dá)到1200～1300℃，用于消防鞋內(nèi)不會(huì)發(fā)生變質(zhì)；2)廢棄的產(chǎn)品可在強(qiáng)酸條件下降解，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；3)制備方法簡(jiǎn)單方便，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品生產(chǎn)周期短；所采用原料成本低，易得，易合成；降低生產(chǎn)能耗，減少生產(chǎn)排放；4)穩(wěn)泡劑配合發(fā)泡劑作用，使得海綿的孔徑大小可控，孔隙率可控，產(chǎn)品泡孔均勻；5)皂粉配合活性碳纖維，粘接二氧化硅，遇水包裹二氧化硅和CO2，顯著增強(qiáng)海綿的阻燃效果?！揪唧w實(shí)施方式】以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。以下所提供的實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明所涵蓋的范圍，所描述的步驟也不是用以限制其執(zhí)行順序。本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)有公知常識(shí)對(duì)本發(fā)明做顯而易見的改進(jìn)，亦落入本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。實(shí)施例一一種防火鞋的阻燃海綿，它由以下重量份數(shù)的原料制成：乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇70份、異佛爾酮二異氰酸酯40份、碳粉10份、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)5份、活性碳纖維5份、滑石粉5份、二氧化硅1份、皂粉5份、蘇打粉1份、淀粉2份、氨水30份。一種防火鞋的阻燃海綿的制備方法，它包括以下步驟：1)將活性碳纖維浸泡于氨水中5h；2)將步驟1)浸泡后的活性碳纖維與二氧化硅、皂粉攪拌均勻，加壓至25Mpa，45℃加熱保持30min，得到阻燃活性碳纖維；3)將碳粉和滑石粉混合，得到阻燃碳粉；4)將阻燃碳粉與上述配方量的乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇、異佛爾酮二異氰酸酯、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)投入含體積分?jǐn)?shù)為80％N2混合器中混合，攪拌均勻，并50℃加熱反應(yīng)30min，得到初產(chǎn)品；5)將初產(chǎn)品、阻燃活性碳纖維、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑投入含體積分?jǐn)?shù)為90％CO2的混合器中混合，高速攪拌5min后倒入模具發(fā)泡并固化后，得到防火鞋的阻燃海綿。實(shí)施例二一種防火鞋的阻燃海綿，它由以下重量份數(shù)的原料制成：乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇90份、異佛爾酮二異氰酸酯45份、碳粉30份、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)10份、活性碳纖維10份、滑石粉10份、二氧化硅5份、皂粉10份、三聚氰胺3份、淀粉4份、氨水50份。一種防火鞋的阻燃海綿的制備方法，它包括以下步驟：1)將活性碳纖維浸泡于氨水中10h；2)將步驟1)浸泡后的活性碳纖維與二氧化硅、皂粉攪拌均勻，加壓至35Mpa，50℃加熱保持20min，得到阻燃活性碳纖維；3)將碳粉和滑石粉混合，得到阻燃碳粉；4)將阻燃碳粉與上述配方量的乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇、異佛爾酮二異氰酸酯、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)投入含體積分?jǐn)?shù)為95％N2混合器中混合，攪拌均勻，并60℃加熱反應(yīng)20min，得到初產(chǎn)品；5)將初產(chǎn)品、阻燃活性碳纖維、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑投入含體積分?jǐn)?shù)為98％CO2的混合器中混合，高速攪拌6min后倒入模具發(fā)泡并固化后，得到防火鞋的阻燃海綿。實(shí)施例三一種防火鞋的阻燃海綿，它由以下重量份數(shù)的原料制成：乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇75份、異佛爾酮二異氰酸酯40份、碳粉15份、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)6份、活性碳纖維6份、滑石粉6份、二氧化硅1份、皂粉7份、雙氰胺1份、淀粉2份、氨水35份。一種防火鞋的阻燃海綿的制備方法，它包括以下步驟：1)將活性碳纖維浸泡于氨水中8h；2)將步驟1)浸泡后的活性碳纖維與二氧化硅、皂粉攪拌均勻，加壓至30Mpa，48℃加熱保持25min，得到阻燃活性碳纖維；3)將碳粉和滑石粉混合，得到阻燃碳粉；4)將阻燃碳粉與上述配方量的乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇、異佛爾酮二異氰酸酯、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)投入含體積分?jǐn)?shù)為88％N2混合器中混合，攪拌均勻，并55℃加熱反應(yīng)25min，得到初產(chǎn)品；5)將初產(chǎn)品、阻燃活性碳纖維、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑投入含體積分?jǐn)?shù)為95％CO2的混合器中混合，高速攪拌5min后倒入模具發(fā)泡并固化后，得到防火鞋的阻燃海綿。實(shí)施例四一種防火鞋的阻燃海綿，它由以下重量份數(shù)的原料制成：乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇85份、異佛爾酮二異氰酸酯45份、碳粉25份、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)8份、活性碳纖維8份、滑石粉8份、二氧化硅5份、皂粉5份、氯化石蠟3份、纖維素4份、氨水45份。一種防火鞋的阻燃海綿的制備方法，它包括以下步驟：1)將活性碳纖維浸泡于氨水中9h；2)將步驟1)浸泡后的活性碳纖維與二氧化硅、皂粉攪拌均勻，加壓至30Mpa，48℃加熱保持23min，得到阻燃活性碳纖維；3)將碳粉和滑石粉混合，得到阻燃碳粉；4)將阻燃碳粉與上述配方量的乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇、異佛爾酮二異氰酸酯、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)投入含體積分?jǐn)?shù)為90％N2混合器中混合，攪拌均勻，并58℃加熱反應(yīng)23min，得到初產(chǎn)品；5)將初產(chǎn)品、阻燃活性碳纖維、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑投入含體積分?jǐn)?shù)為96％CO2的混合器中混合，高速攪拌5min后倒入模具發(fā)泡并固化后，得到防火鞋的阻燃海綿。實(shí)施例五一種防火鞋的阻燃海綿，它由以下重量份數(shù)的原料制成：乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇80份、異佛爾酮二異氰酸酯42份、碳粉20份、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)7份、活性碳纖維7份、滑石粉7份、二氧化硅3份、皂粉8份、硼酸銨2份、纖維素3份、氨水40份。一種防火鞋的阻燃海綿的制備方法，它包括以下步驟：1)將活性碳纖維浸泡于氨水中8h；2)將步驟1)浸泡后的活性碳纖維與二氧化硅、皂粉攪拌均勻，加壓至30Mpa，48℃加熱保持25min，得到阻燃活性碳纖維；3)將碳粉和滑石粉混合，得到阻燃碳粉；4)將阻燃碳粉與上述配方量的乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇、異佛爾酮二異氰酸酯、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)投入含體積分?jǐn)?shù)為90％N2混合器中混合，攪拌均勻，并55℃加熱反應(yīng)25min，得到初產(chǎn)品；5)將初產(chǎn)品、阻燃活性碳纖維、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑投入含體積分?jǐn)?shù)為95％CO2的混合器中混合，高速攪拌5min后倒入模具發(fā)泡并固化后，得到防火鞋的阻燃海綿。產(chǎn)品測(cè)試測(cè)試產(chǎn)品密度30～35kg/m3，回彈性30～35％。將實(shí)施例1～5制得的海綿材料置于氧氮混合氣體，測(cè)試其維持穩(wěn)定燃燒所需的最低氧濃度，以氧在混合氣體中所占的百分?jǐn)?shù)表示。測(cè)試實(shí)施例1～5制得的海綿開始并繼續(xù)燃燒的最低溫度。實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5氧指數(shù)/％353835.63736.5燃點(diǎn)/℃12101300124012901270通過測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明申請(qǐng)的配方制得的阻燃海綿，氧指數(shù)、燃點(diǎn)均達(dá)到火災(zāi)的高溫標(biāo)準(zhǔn)，即將該海綿用于防火鞋，可有效起到防火作用。并且，活性碳纖維對(duì)產(chǎn)品的影響較大，對(duì)海綿的阻燃效果發(fā)揮了重要作用。遇水測(cè)試將實(shí)施例1～5制得的海綿材料噴灑10～20ml水，測(cè)試其氧指數(shù)和燃點(diǎn)。實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5氧指數(shù)/％374237.939.238.3燃點(diǎn)/℃12401320127013001280比較發(fā)現(xiàn)，添加適量的皂粉，海綿遇水后阻燃效果更佳，氧指數(shù)和燃點(diǎn)都有提高?？捎^察到海綿內(nèi)有白色粉末噴出，粘附于海綿外表面，進(jìn)而降低海綿的燃點(diǎn)。對(duì)比例參照實(shí)施例5，配方中改變活性碳纖維的用量，其余相同，進(jìn)行對(duì)比例1～6的產(chǎn)品測(cè)試。通過測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對(duì)比例1～6相比，采用本發(fā)明申請(qǐng)的實(shí)施例5配方及其制備方法制得的海綿阻燃效果最佳。但是，若增加或減少活性碳纖維的用量，都會(huì)顯著降低海綿的阻燃性能，且影響較大。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3