CN107987315A - 一种聚醚表面改性的固体阻燃剂及其制法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种聚醚改性的无卤素阻燃剂，它是由细粉状固体阻燃剂与适量异氰酸酯及聚醚多元醇通过化学反应得到，用其制得的阻燃聚氨酯泡沫材料表现出低排放值以及良好的机械性质。本发明公开了它们的制备方法。

Description

一种聚醚表面改性的固体阻燃剂及其制法和用途
技术领域
本发明涉及一种硬质聚氨酯泡沫，具体是的涉及一种应用了聚醚改性的无卤素阻燃剂的硬质聚氨酯泡沫。
背景技术
聚氨酯是由聚醚多元醇与异氰酸酯在一定条件下得到的具有氨基甲酸酯链段的聚合物。其中硬质聚氨酯泡沫是一种具有优良隔热效果、高比强度的高分子材料，广泛用于保温、建筑、制冷等行业。
传统的聚氨酯材料容易燃烧，在火灾中产生较为严重的危害，因此使用阻燃的聚氨酯材料是一种必然的选择与趋势。
通常用于的提高阻燃性能的阻燃剂是含卤素阻燃剂，如六氯环戊二烯，但缺乏抗紫外光稳定性和表面易喷霜，在对聚合物阻燃的同时，放出有毒的烟、气体。使用价格便宜的无卤素阻燃剂一直相关工业界的追求目标。
对于聚氨酯泡沫，直接添加廉价固体阻燃剂往往得不到力学性能良好的聚氨酯泡沫，因为这些细小的固体颗粒混合在聚氨酯材料中，并不是与高分子链以化学键的形式相联。
发明内容
本发明使用了一种聚醚表面改性的固体阻燃剂，在保持低成本的同时，得到了一种性能良好的硬质聚氨酯泡沫材料。
本发明的技术方案如下：
一种聚醚改性的无卤素阻燃剂，它是由细粉状固体阻燃剂与3％-10％异氰酸酯及5％-15％聚醚多元醇通过化学反应得到，在不断搅拌的情况下，细粉状固体阻燃剂与异氰酸酯及聚醚多元醇保持粉末状态下发生化学反应，反应结束后，经过粉碎直接使用；其中固体阻燃剂可以选自但不限于：三聚氰胺或其衍生物、聚磷酸或其衍生物；其中异氰酸酯可以是但不限于：甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、已佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、萘二异氰酸酯(NDI)或对苯二异氰酸酯(PPDI)。
上述的聚醚改性的无卤素阻燃剂，优选的细粉状固体阻燃剂是三聚氰胺及其衍生物；更有选为三聚氰胺。
上述的聚醚改性的无卤素阻燃剂，优选的异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。
上述的聚醚改性的无卤素阻燃剂在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫材料中的应用。
一种使用聚醚改性的无卤素阻燃剂制备得到的阻燃硬质聚氨酯泡沫材料，该材料由A、B两个组分通过聚氨酯发泡得到，其中A组分含有180-220质量份的聚醚多元醇，1-5质量份的水，1-3份的有机锡催化剂，2-4质量份的有机胺和10-40份的聚醚表面改性的无卤素阻燃剂，B组分为异氰酸酯，将上述A、B组分混合在一起，搅拌混合10-30秒，模具恒温30℃，在40-60℃下熟化24-48小时后，即制得阻燃硬质聚氨酯泡沫材料；
上述的阻燃硬质聚氨酯泡沫材料，所述的制备聚醚改性的无卤素阻燃剂使用异氰酸酯与组分B中异氰酸酯可以是同一种，也可以是不同种。
上述的阻燃硬质聚氨酯泡沫材料，优选的聚醚表面改性的无卤素阻燃剂用量为15-35质量份。
本发明的聚醚改性的无卤素阻燃剂，是由细粉状固体阻燃剂与适量异氰酸酯及聚醚多元醇，保持粉末状态下搅拌并发生化学反应。在细粉状固体阻燃剂表面上，通过异氰酸酯为联接剂，接枝上聚醚多元醇链段，从而使得在制备硬质聚氨酯泡沫时，阻燃剂能通过化学键与聚氨酯材料相联接，而不是单纯的混合在其中。
具体实施方式：
以下对本发明的具体实施方式进行详细的说明。应该说明的是，此处说例举的实施例只是用于说明与解释本发明，而并不是用于限制本发明。
实施例1
在固体粉末搅拌机中，加入100Kg微粉状三聚氰胺，在加入3Kg甲苯二异氰酸酯，搅拌2小时后，加入5Kg聚醚多元醇(江苏钟山化工有限公司1618A)，再搅拌2小时，得到表面聚醚改性的粉状颗粒。
实施例2
在固体粉末搅拌机中，加入100Kg微粉状三聚氰胺，在加入10Kg甲苯二异氰酸酯，搅拌2小时后，加入15Kg聚醚多元醇(江苏钟山化工有限公司1618A)，再搅拌2小时，得到表面聚醚改性的粉状颗粒。
实施例3
在固体粉末搅拌机中，加入100Kg微粉状三(2，3-二溴丙基)异三聚氰胺酯，在加入8Kg甲苯二异氰酸酯，搅拌2小时后，加入12Kg聚醚多元醇(江苏钟山化工有限公司1618A)，再搅拌2小时，得到表面聚醚改性的粉状颗粒。
实施例4
在固体粉末搅拌机中，加入100Kg微粉状磷酸二苯酯，在加入5Kg苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌2小时后，加入10Kg聚醚多元醇(江苏钟山化工有限公司1618A)，再搅拌2小时，得到表面聚醚改性的粉状颗粒。
实施例5
(1)将计量的聚醚多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、实施例1所得之聚醚表面改性的无卤素阻燃剂进行搅拌制备出A组分，把异氰酸酯作为B组分；
(2)将计量的B组分加入A组分中并高速搅拌使其发泡，至混合组分成乳白时停止搅拌，静置，至泡沫不粘为止，模具恒温30℃；
(3)5min后放入60℃烘箱内，熟化24-48h后测定其性能。各原料涉及的具体物质为：异氰酸酯为MDI；阻燃剂为聚醚表面改性的无卤素阻燃剂；催化剂为胺类和金属锡类催化剂；泡沫稳定剂为硅油。
各原料的具体成分及质量份为：
实施例6
(1)将计量的聚醚多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、实施例2所得之聚醚表面改性的无卤素阻燃剂进行搅拌制备出A组分，把异氰酸酯作为B组分；
(2)将计量的B组分加入A组分中并高速搅拌使其发泡，至混合组分成乳白时停止搅拌，静置，至泡沫不粘为止，模具恒温30℃；
(3)5min后放入60℃烘箱内，熟化24-48h后测定其性能。各原料涉及的具体物质为：异氰酸酯为MDI；阻燃剂为聚醚表面改性的无卤素阻燃剂；催化剂为胺类和金属锡类催化剂；泡沫稳定剂为硅油。
各原料的具体成分及重量份为：
实施例7
(1)将计量的聚醚多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、实施例3所得之聚醚表面改性的无卤素阻燃剂进行搅拌制备出A组分，把异氰酸酯作为B组分；
(2)将计量的B组分加入A组分中并高速搅拌使其发泡，至混合组分成乳白时停止搅拌，静置，至泡沫不粘为止，模具恒温30℃；
(3)5min后放入60℃烘箱内，熟化24-48h后测定其性能。各原料涉及的具体物质为：异氰酸酯为MDI；阻燃剂为聚醚表面改性的无卤素阻燃剂；催化剂为胺类和金属锡类催化剂；泡沫稳定剂为硅油。
各原料的具体成分及重量份为：
实施例8
(1)将计量的聚醚多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、实施例4所得之聚醚表面改性的无卤素阻燃剂进行搅拌制备出A组分，把异氰酸酯作为B组分；
(2)将计量的B组分加入A组分中并高速搅拌使其发泡，至混合组分成乳白时停止搅拌，静置，至泡沫不粘为止，模具恒温30℃；
(3)5min后放入60℃烘箱内，熟化24-48h后测定其性能。各原料涉及的具体物质为：异氰酸酯为TDI；阻燃剂为聚醚表面改性的无卤素阻燃剂；催化剂为胺类和金属锡类催化剂；泡沫稳定剂为硅油。
各原料的具体成分及重量份为：
实施例所得的泡沫物理性能指标见下表：
由表可以看出，添加自制的聚醚表面改性的无卤素阻燃剂可以达到很好的阻燃效果。

Claims (8)

1.一种聚醚改性的无卤素阻燃剂，其特征是：它是由细粉状固体阻燃剂与3％-10％异氰酸酯及5％-15％聚醚多元醇通过化学反应得到，在不断搅拌的情况下，细粉状固体阻燃剂与异氰酸酯及聚醚多元醇保持粉末状态下发生化学反应，反应结束后，经过粉碎直接使用；其中固体阻燃剂是：三聚氰胺或其衍生物、聚磷酸或其衍生物；其中异氰酸酯是：甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、已佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、萘二异氰酸酯(NDI)或对苯二异氰酸酯(PPDI)。
2.根据权利要求1所述的聚醚改性的无卤素阻燃剂，其特征是：细粉状固体阻燃剂是三聚氰胺或其衍生物。
3.根据权利要求1所述的聚醚改性的无卤素阻燃剂，其特征是：细粉状固体阻燃剂为三聚氰胺。
4.根据权利要求1所述的聚醚改性的无卤素阻燃剂，其特征是：异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。
5.权利要求1所述的聚醚改性的无卤素阻燃剂在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫材料中的应用。
6.一种使用权利要求1所述的聚醚改性的无卤素阻燃剂制备得到的阻燃硬质聚氨酯泡沫材料，其特征是：该材料由A、B两个组分通过聚氨酯发泡得到，其中A组分含有180-220质量份的聚醚多元醇，1-5质量份的水，1-3份的有机锡催化剂，2-4质量份的有机胺和10-40份的聚醚表面改性的无卤素阻燃剂，B组分为异氰酸酯，将上述A、B组分混合在一起，搅拌混合10-30秒，模具恒温30℃，在40-60℃下熟化24-48小时后，即制得阻燃硬质聚氨酯泡沫材料。
7.根据权利要求6所述的阻燃硬质聚氨酯泡沫材料，其特征是：所述的制备聚醚改性的无卤素阻燃剂使用异氰酸酯与组分B中异氰酸酯是同一种或不同种。
8.根据权利要求6所述的阻燃硬质聚氨酯泡沫材料，其特征是：所述的聚醚表面改性的无卤素阻燃剂用量为15-35质量份。
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