CN103965432A - 一种无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法。包括含磷反应型阻燃剂，该含磷反应型阻燃剂的名称为9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-10-氧化菲基对苯二甲醇，其化学结构式为：

Description

一种无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯作为一种高分子材料，广泛应用于粘接、涂料等行业。但是，阻燃性能的欠缺成为限制聚氨酯应用的瓶颈因素之一，如在土木建筑领域，汽车、飞行器等交通领域，由于使用条件苛刻，对聚氨酯的阻燃性能提出了更为严格的要求。聚氨酯阻燃改性主要集中在添加型阻燃技术。中国专利CN1639245公开了一种含三聚氰胺氰脲酸酯作为唯一的有机阻燃添加剂的阻燃热塑性聚氨酯组合物，该TPU组合物具有优异的物理性能，同时具有低的LOI％和低的峰值释热速率。中国专利CN101161922分开了一种阻燃性聚氨酯合成革及其制备方法，该阻燃性聚氨酯合成革的原料组分包含有氮磷复合阻燃剂、溶剂型聚氨酯，所述的氮磷复合阻燃剂的分散体系原料组份按重量份配方如下：含磷钛酸酯0.5-2.0份、溶剂60-110份，所述的氮磷复合阻燃剂以磷为主，以氮为辅，磷氮比为4∶1-2∶1，该阻燃性聚氨酯合成革既有高效阻燃性。采用传统添加型阻燃剂已无法满足高效阻燃、环境友好、与基体相容性好等方面的要求。同时，传统的卤素阻燃剂已受到日益严格的环保和阻燃法律法规的限制，迫使研究者们寻求卤素阻燃剂的替代品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。
本发明的另一目的在于提供一种上述无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，包括含磷反应型阻燃剂，该含磷反应型阻燃剂的名称为9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-10-氧化菲基对苯二甲醇(DOPO-t-DM)，其化学结构式为：
其制备方法可以参考文献：Liu,Ying Ling；Wu,Chuan Shao；Hsu,KehYing；Chang,Teh Chou.Flame-retardant epoxy resins from o-cresol novolacepoxy cured with a phosphorus-containing aralkyl novolac[J].Journal of PolymerScience,Part A:Polymer Chemistry(2002),40(14),2329-2339.
在本发明的一个优选实施方案中，包括如下重量份的组分：
3、如权利要求1所述的一种无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：所述含磷反应型阻燃剂占聚醚多元醇和该含磷反应型阻燃剂的总质量的10％～90％，以调节磷含量。
在本发明的一个优选实施方案中，所述聚醚多元醇的平均官能度为4.7～5.0，羟值为430～470mgKOH/g。(还可以为任意其他商用聚氨酯用多元醇)
在本发明的一个优选实施方案中，所述多亚甲基多苯基异氰酸酯的粘度为150～250mPa·s，其异氰酸官能团的质量百分数含量为30.2％～32.0％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述叔胺类催化剂为质量百分比浓度33％的乙烯二胺的一缩二丙二醇溶液，简称A-33。
在本发明的一个优选实施方案中，所述2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚的胺值为600～630mgKOH/g，水份小于0.01％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述发泡剂可为水和/或环戊烷，水的用量为环戊烷总质量的50％。
本发明的另一技术方案如下：
一种上述无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所述含磷反应型阻燃剂、聚醚多元醇、叔胺类催化剂、二月桂酸二丁基锡、硅碳键型匀泡剂、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和发泡剂混合均匀，得混合料；
(2)将所述多亚甲基多苯基异氰酸酯加入上述混合料中，倒入模具，依次进行发泡和熟化，脱模后即得所述硬质聚氨酯泡沫塑料。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的含磷反应型阻燃剂与聚醚多元醇一样，都是一种二官能度的醇类，它能充当聚醚多元醇的功能，而且还含有阻燃元素磷；
(2)本发明的塑料可通过改变阻燃剂和聚醚多元醇的用量，制备出一系列磷含量不同的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，这些含磷的泡沫塑料分解时能产生热稳定性较好的富磷焦炭层，该层能抑制基体树脂的继续燃烧，也能有效地抑制可燃性气体的产生。
(3)本发明的硬质聚氨酯泡沫塑料直接使用反应型阻燃技术将含磷化合物以共价键的形式引入聚氨酯分子中，克服了传统添加型阻燃剂与基体相容性差、久置后易迁移的缺点，同时，相对于添加型阻燃剂，在减少用量的情况大大提高了其阻燃效率。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
称取100g聚醚多元醇4110、1.2g叔胺类催化剂和0.03g二月桂酸二丁基锡、1.2g硅碳键弄匀泡剂、1.2g2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、0.2g水和0.4g环戊烷用高速搅拌下混合均匀。快速加入120g多亚甲基多苯基异氰酸酯，室温2500r/min下高速搅拌混合均匀。观察到混合料发白时，即倒入自制模具中自由发泡，发泡完后熟化48h，脱模即得到硬质聚氨酯泡沫塑料。其氧指数为17.0(GB/T2406.1-2008)。
实施例2
称取90g聚醚多元醇4110、10g本发明的含磷反应型阻燃剂、2.2g叔胺类催化剂和0.07g二月桂酸二丁基锡、2.2g硅碳键弄匀泡剂、2.2g2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、0.2g水和0.4g环戊烷用高速搅拌下混合均匀。快速加入120g多亚甲基多苯基异氰酸酯，室温2500r/min下高速搅拌混合均匀。观察到混合料发白时，即倒入自制模具中自由发泡，发泡完后熟化48h，脱模即得到硬质聚氨酯泡沫塑料。其氧指数为19.0(GB/T2406.1-2008)。
实施例3
称取80g聚醚多元醇4110、20g本发明的含磷反应型阻燃剂、1.5g叔胺类催化剂和0.05g二月桂酸二丁基锡、1.5g硅碳键弄匀泡剂、1.5g2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、0.2g水和0.4g环戊烷用高速搅拌下混合均匀。快速加入120g多亚甲基多苯基异氰酸酯，室温2500r/min下高速搅拌混合均匀。观察到混合料发白时，即倒入自制模具中自由发泡，发泡完后熟化48h，脱模即得到硬质聚氨酯泡沫塑料。其氧指数为21.0(GB/T2406.1-2008)。
实施例4～10
这些实施例的硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法同实施例1。改变聚醚多元醇4110和本发明的含磷反应型阻燃剂的配比，制备得到一系列磷含量不同的阻燃聚氨酯，配比如下表1所示：
表1
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：包括含磷反应型阻燃剂，该含磷反应型阻燃剂的名称为9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-10-氧化菲基对苯二甲醇，其化学结构式为：
2.如权利要求1所述的一种无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：包括如下重量份的组分：
3.如权利要求2所述的一种无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：所述含磷反应型阻燃剂占聚醚多元醇和该含磷反应型阻燃剂的总质量的10％～90％，以调节磷含量。
4.如权利要求2所述的一种无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：所述聚醚多元醇的平均官能度为4.7～5.0，羟值为430～470mgKOH/g。
5.如权利要求2所述的一种无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：所述多亚甲基多苯基异氰酸酯的粘度为150～250mPa·s，其异氰酸官能团的质量百分数含量为30.2％～32.0％。
6.如权利要求2所述的一种无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：所述叔胺类催化剂为质量百分比浓度33％的乙烯二胺的一缩二丙二醇溶液。
7.如权利要求2所述的一种无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：所述2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚的胺值为600～630mgKOH/g，水份小于0.01％。
8.如权利要求2所述的一种无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：所述发泡剂可为水和/或环戊烷。
9.一种权利要求2至8中任一权利要求所述的无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将所述含磷反应型阻燃剂、聚醚多元醇、叔胺类催化剂、二月桂酸二丁基锡、硅碳键型匀泡剂、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和发泡剂混合均匀，得混合料；
(2)将所述多亚甲基多苯基异氰酸酯加入上述混合料中，倒入模具，依次进行发泡和熟化，脱模后即得所述硬质聚氨酯泡沫塑料。
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