CN107540811B - 一种三聚氰胺接枝改性的聚氨酯塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种三聚氰胺接枝改性的聚氨酯塑料，其特征在于，首先将三聚氰胺接枝聚醚多元醇，得到多元醇化合物；然后以合成的多元醇化合物与甲苯二异氰酸酯预聚合并填充有机硅改性的抗紫外颗粒，得到预聚体；最后向预聚体中加入固化剂，浇筑，脱泡，固化，得到一种三聚氰胺接枝改性的聚氨酯塑料。本发明的聚氨酯塑料，不仅具有弹性好、耐磨、耐光照老化的优异性能，而且阻燃效果佳。
Description
技术领域
本发明属于塑料领域，具体涉及一种三聚氰胺接枝改性的聚氨酯塑料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯材料因其具有许多优良性能，在我国得到了快速发展，其中占聚氨酯产量很大一部分的软质泡沫塑料因具有质轻柔软、绝缘、透气、回弹性好、压缩变形小、耐湿老化性能优良，而且耐油、耐有机溶剂、隔音、保温等多种优良特性，用途极其广泛，已被广泛用于各个领域。但同时，软质泡沫塑料也由于密度小、比表面积大，极易被点燃和燃烧，燃烧问题突出，所以用阻燃聚氨酯泡沫塑料代替非阻燃聚氨酯泡沫塑料是现在和未来聚氨酯行业一个重要的研究方向。
目前对于聚氨酯的阻燃改性一般采用添加阻燃剂的方法，但是添加阻燃剂往往会引起泡沫塌泡、开裂、粉化或使其回弹等物理机械性能大幅度下降，失去了聚氨酯本身所具有的性能优势，且这些阻燃剂单独添加时阻燃效果都不显著。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻燃效果明显且不影响聚氨酯本身所具有的性能优势的三聚氰胺接枝改性的聚氨酯塑料及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：
一种三聚氰胺接枝改性的聚氨酯塑料，其特征在于，首先将三聚氰胺接枝聚醚多元醇，得到多元醇化合物；然后以合成的多元醇化合物与甲苯二异氰酸酯预聚合并填充有机硅改性的抗紫外颗粒，得到预聚体；最后向预聚体中加入固化剂，浇筑，脱泡，固化，得到一种三聚氰胺接枝改性的聚氨酯塑料。
所述的三聚氰胺接枝改性的聚氨酯塑料，其特征在于，其由如下步骤制备而成：
（1）采用氢氧化钠溶液调节甲醛pH值为8-9，转移至反应釜中，开始搅拌，加入三聚氰胺和尿素，通氮气，缓慢升温至80-85℃，恒温搅拌反应3-4h，加入聚醚多元醇，升高温度至95-100℃，继续恒温搅拌反应5-6h，升高温度至115-120℃真空脱除未反应的单体和水分，降温，得到多元醇化合物；其中甲醛、三聚氰胺、尿素和聚醚多元醇的质量比为1：0.4-0.5：0.2-0.3：6-8；
（2）将有机硅改性的抗紫外颗粒与甲苯二异氰酸酯混合均匀，加入催化剂二丁基二月桂酸锡，在65-70℃超声震荡1-2h，加入多元醇化合物，升高温度至80-85℃恒温磁力搅拌3-4h，得到聚氨酯的预聚体；其中有机硅改性的抗紫外颗粒、甲苯二异氰酸酯、二丁基二月桂酸锡和多元醇化合物的质量比为1：6-8：0.02-0.04：7-9；
（3）向预聚体中加入固化剂二甲巯基甲苯二胺，混合均匀后浇注在标准模具中，真空脱泡，在室温下固化40-48h，放置到80-85℃恒温烘箱中固化20-24h，得到三聚氰胺接枝改性的聚氨酯塑料；其中预聚体和二甲巯基甲苯二胺的质量比为1：0.4-0.6。
所述的有机硅改性的抗紫外颗粒的制备方法为：
（1）以无水乙醇为溶剂制备纳米二氧化钛的悬浊液，并超声30-40min，开始磁力搅拌并升高温度至50-60℃，保持温度恒定，缓慢滴入氯化铈和氯化锌混合溶液，同时保持混合溶液的pH为8-9，滴加完毕后继续恒温磁力搅拌10-12h，对浆液进行洗涤、过滤、干燥、高温煅烧处理，即可得到表面包覆掺铈氧化锌的纳米二氧化钛；其中氯化铈和氯化锌混合溶液中氯化铈和氯化锌质量比为1：6-8；纳米二氧化钛、无水乙醇和氯化锌质量比为1：12-15：0.6-0.8；
（2）将表面包覆掺铈氧化锌的纳米二氧化钛超声分散在无水乙醇和去离子水8-9：1的质量比配置的混合溶液中，并在搅拌条件下加入偶联剂KH-550，升高温度至70-80℃，恒温磁力搅拌5-8h，经离心、洗涤、干燥后得到有机硅改性的抗紫外颗粒；其中表面包覆掺铈氧化锌的纳米二氧化钛、无水乙醇和偶联剂KH-550的质量比为1：8-10：0.1-0.2。
所述的聚醚多元醇为聚醚多元醇EP-330N。
所述的氢氧化钠溶液为8-10%的氢氧化钠溶液。
所述的有机硅改性的抗紫外颗粒的制备方法，其特征在于，步骤（1）中高温煅烧处理为400-450℃煅烧2-3h。
采用上述的技术方案，本发明的有益效果为：
本发明采用高活性聚醚多元醇EP-330N作为基础聚醚，将含氮化合物三聚氰胺和尿素分散或局部接枝到高活性聚醚多元醇结构中，生成含有聚合物微粒分散体的接枝型阻燃多元醇化合物；用其发泡制备的聚氨酯塑料阻燃效果明显且不影响聚氨酯本身所具有的性能优势；具有氧指数高、发烟量低、泡沫均匀性好和机械强度高等特点，使其具有更广阔的应用前景。本发明在纳米二氧化钛表面沉积包覆掺杂有铈的氧化锌，得到表面包覆掺铈氧化锌的纳米二氧化钛；相比于单纯的纳米二氧化钛和氧化锌，表面包覆掺铈氧化锌的纳米二氧化钛其折射率更低，而且降低了二氧化钛和氧化锌的光催化活性，其所吸收的紫外光主要用于电子能级跃迁，不会引发光催化，这使其成为理想的广谱无机紫外屏蔽材料；将表面包覆掺铈氧化锌的纳米二氧化钛采用偶联剂KH-550处理，然后填充在聚氨酯基体中，不仅增加表面包覆掺铈氧化锌的纳米二氧化钛在聚氨酯基体中的分散程度，而且可以屏蔽紫外线对聚氨酯的影响，赋予聚氨酯塑料优异的抗光照老化性能。本发明的聚氨酯塑料，不仅具有弹性好、耐磨、耐光照老化的优异性能，而且阻燃效果佳。
具体实施方式
本实施例的三聚氰胺接枝改性的聚氨酯塑料，其由如下步骤制备而成：
（1）采用氢氧化钠溶液调节甲醛pH值为8-9，转移至反应釜中，开始搅拌，加入三聚氰胺和尿素，通氮气，缓慢升温至85℃，恒温搅拌反应4h，加入聚醚多元醇，升高温度至98℃，继续恒温搅拌反应6h，升高温度至120℃真空脱除未反应的单体和水分，降温，得到多元醇化合物；其中甲醛、三聚氰胺、尿素和聚醚多元醇的质量比为1：0.4：0.2：8；
（2）将有机硅改性的抗紫外颗粒与甲苯二异氰酸酯混合均匀，加入催化剂二丁基二月桂酸锡，在70℃超声震荡2h，加入多元醇化合物，升高温度至85℃恒温磁力搅拌4h，得到聚氨酯的预聚体；其中有机硅改性的抗紫外颗粒、甲苯二异氰酸酯、二丁基二月桂酸锡和多元醇化合物的质量比为1：8：0.04：9；
（3）向预聚体中加入固化剂二甲巯基甲苯二胺，混合均匀后浇注在标准模具中，真空脱泡，在室温下固化48h，放置到85℃恒温烘箱中固化24h，得到三聚氰胺接枝改性的聚氨酯塑料；其中预聚体和二甲巯基甲苯二胺的质量比为1：0.4。
本实施例的有机硅改性的抗紫外颗粒的制备方法为：
（1）以无水乙醇为溶剂制备纳米二氧化钛的悬浊液，并超声40min，开始磁力搅拌并升高温度至60℃，保持温度恒定，缓慢滴入氯化铈和氯化锌混合溶液，同时保持混合溶液的pH为8-9，滴加完毕后继续恒温磁力搅拌12h，对浆液进行洗涤、过滤、干燥、高温煅烧处理，即可得到表面包覆掺铈氧化锌的纳米二氧化钛；其中氯化铈和氯化锌混合溶液中氯化铈和氯化锌质量比为1：8；纳米二氧化钛、无水乙醇和氯化锌质量比为1：12：0.6；
（2）将表面包覆掺铈氧化锌的纳米二氧化钛超声分散在无水乙醇和去离子水9：1的质量比配置的混合溶液中，并在搅拌条件下加入偶联剂KH-550，升高温度至80℃，恒温磁力搅拌8h，经离心、洗涤、干燥后得到有机硅改性的抗紫外颗粒；其中表面包覆掺铈氧化锌的纳米二氧化钛、无水乙醇和偶联剂KH-550的质量比为1：10：0.15。
本实施例的聚醚多元醇为聚醚多元醇EP-330N。
本实施例的氢氧化钠溶液为10%的氢氧化钠溶液。
本实施例的有机硅改性的抗紫外颗粒的制备方法，其特征在于，步骤（1）中高温煅烧处理为450℃煅烧2.5h。
Claims (1)
1.一种三聚氰胺接枝改性的聚氨酯塑料，其特征在于，首先将三聚氰胺接枝聚醚多元醇，得到多元醇化合物；然后以合成的多元醇化合物与甲苯二异氰酸酯预聚合并填充有机硅改性的抗紫外颗粒，得到预聚体；最后向预聚体中加入固化剂，浇筑，脱泡，固化，得到一种三聚氰胺接枝改性的聚氨酯塑料；
其由如下步骤制备而成：
（1）采用氢氧化钠溶液调节甲醛pH值为8-9，转移至反应釜中，开始搅拌，加入三聚氰胺和尿素，通氮气，缓慢升温至80-85℃，恒温搅拌反应3-4h，加入聚醚多元醇，升高温度至95-100℃，继续恒温搅拌反应5-6h，升高温度至115-120℃真空脱除未反应的单体和水分，降温，得到多元醇化合物；其中甲醛、三聚氰胺、尿素和聚醚多元醇的质量比为1：0.4-0.5：0.2-0.3：6-8；
（2）将有机硅改性的抗紫外颗粒与甲苯二异氰酸酯混合均匀，加入催化剂二丁基二月桂酸锡，在65-70℃超声震荡1-2h，加入多元醇化合物，升高温度至80-85℃恒温磁力搅拌3-4h，得到聚氨酯的预聚体；其中有机硅改性的抗紫外颗粒、甲苯二异氰酸酯、二丁基二月桂酸锡和多元醇化合物的质量比为1：6-8：0.02-0.04：7-9；
（3）向预聚体中加入固化剂二甲巯基甲苯二胺，混合均匀后浇注在标准模具中，真空脱泡，在室温下固化40-48h，放置到80-85℃恒温烘箱中固化20-24h，得到三聚氰胺接枝改性的聚氨酯塑料；其中预聚体和二甲巯基甲苯二胺的质量比为1：0.4-0.6；
所述的有机硅改性的抗紫外颗粒的制备方法为：
（1）以无水乙醇为溶剂制备纳米二氧化钛的悬浊液，并超声30-40min，开始磁力搅拌并升高温度至50-60℃，保持温度恒定，缓慢滴入氯化铈和氯化锌混合溶液，同时保持混合溶液的pH为8-9，滴加完毕后继续恒温磁力搅拌10-12h，对浆液进行洗涤、过滤、干燥、高温煅烧处理，即可得到表面包覆掺铈氧化锌的纳米二氧化钛；其中氯化铈和氯化锌混合溶液中氯化铈和氯化锌质量比为1：6-8；纳米二氧化钛、无水乙醇和氯化锌质量比为1：12-15：0.6-0.8；
（2）将表面包覆掺铈氧化锌的纳米二氧化钛超声分散在无水乙醇和去离子水8-9：1的质量比配置的混合溶液中，并在搅拌条件下加入偶联剂KH-550，升高温度至70-80℃，恒温磁力搅拌5-8h，经离心、洗涤、干燥后得到有机硅改性的抗紫外颗粒；其中表面包覆掺铈氧化锌的纳米二氧化钛、无水乙醇和偶联剂KH-550的质量比为1：8-10：0.1-0.2；
所述的聚醚多元醇为聚醚多元醇EP-330N；
所述的氢氧化钠溶液为8-10%的氢氧化钠溶液；
步骤（1）中高温煅烧处理为400-450℃煅烧2-3h。
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