CN109694685B

CN109694685B - 一种阻燃型单组份泡沫填缝剂及其制备方法

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Publication number: CN109694685B
Application number: CN201811651241.7A
Authority: CN
Inventors: 林斌; 张朝臣; 张晶; 杨青
Original assignee: Siltech New Materials Corp
Current assignee: Siltech New Materials Corp
Priority date: 2018-12-31
Filing date: 2018-12-31
Publication date: 2021-07-13
Anticipated expiration: 2038-12-31
Also published as: CN109694685A

Abstract

本发明公开了一种阻燃型单组份泡沫填缝剂及其制备方法。本发明所使用的原料包括：聚酯多元醇、阻燃聚酯多元醇、聚醚多元醇、阻燃聚醚多元醇、阻燃剂、膨胀石墨、表面活性剂、催化剂、抛射剂及异氰酸酯、二甲胺基硼烷。本发明将反应性及添加型阻燃剂同时使用，并通过异氰酸酯的三聚反应增加泡沫的阻燃效果。使用本发明制备的OCF氧指数≧39，并且烟密度较低。

Description

一种阻燃型单组份泡沫填缝剂及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术，具体涉及一种阻燃型单组份泡沫填缝剂及其制备方法。

背景技术

单组份聚氨酯泡沫填缝剂（OCF）俗称发泡剂、发泡胶、PU填缝剂等，英文名PUFOAM，是气雾技术和聚氨酯泡沫技术结合的产物；是一种将聚氨酯预聚物、发泡剂、催化剂等组分装填于耐压气雾罐中的特殊聚氨酯产品。当物料从气雾罐中喷出时，沫状的聚氨酯物料会迅速膨胀并与空气或接触到的基体中的水分发生固化反应形成泡沫。固化后的泡沫具有填缝、粘结、密封、隔热、吸引等多种效果，是一种环保节能、使用方便的建筑材料，可适用于密封堵漏、填空补缝、固定粘结、保温隔音，尤其适用于塑钢或铝合金门窗和墙体间的密封堵漏及防水。

近年来，随着聚氨酯行业的高速发展，人们对泡沫的阻燃性能要求有了很大的提高。目前市场上所售的泡沫填缝剂基本是不阻燃的，氧指数在18左右，并且会放出大量的烟，并伴有滴落物。因此，市场迫切需要阻燃型泡沫填缝剂。

发明内容

本发明的目的是通过加入反应型阻燃聚醚多元醇、阻燃聚酯多元醇及添加型阻燃剂和膨胀石墨，以及通过调整配方，发明了一种高阻燃的聚氨酯单组份泡沫填缝剂。

本发明采用如下技术方案：

一种阻燃型单组份泡沫填缝剂，包括阻燃多元醇、多元醇、表面活性剂、催化剂、阻燃剂、膨胀石墨、异氰酸酯、抛射剂、二甲胺基硼烷；阻燃多元醇包括阻燃聚醚多元醇和阻燃聚酯多元醇；多元醇包括聚醚多元醇和聚酯多元醇。

本发明还公开了上述阻燃型单组份泡沫填缝剂的制备方法，将阻燃多元醇、多元醇、表面活性剂、催化剂、阻燃剂、膨胀石墨混合后，再加入异氰酸酯、二甲胺基硼烷，然后加入抛射剂，得到阻燃型单组份泡沫填缝剂。

本发明还公开了一种泡沫填缝剂罐，包括罐体、阻燃型单组份泡沫填缝剂；所述阻燃型单组份泡沫填缝剂包括阻燃多元醇、多元醇、表面活性剂、催化剂、阻燃剂、膨胀石墨、异氰酸酯、抛射剂、二甲胺基硼烷；阻燃多元醇包括阻燃聚醚多元醇和阻燃聚酯多元醇；多元醇包括聚醚多元醇和聚酯多元醇。

本发明还公开了上述泡沫填缝剂罐的制备方法，将阻燃多元醇、多元醇、表面活性剂、催化剂、阻燃剂、膨胀石墨加入罐体内，再加入异氰酸酯、二甲胺基硼烷，封上罐体的阀门，然后加入抛射剂，得到泡沫填缝剂罐。

本发明还公开了一种裂缝填充方法，将阻燃多元醇、多元醇、表面活性剂、催化剂、阻燃剂、膨胀石墨加入罐体内，再加入异氰酸酯、二甲胺基硼烷，封上罐体的阀门，然后加入抛射剂，得到泡沫填缝剂罐；然后从泡沫填缝剂罐打出泡沫，注入裂缝，泡沫固化后完成裂缝填充。

本发明中，阻燃多元醇带有阻燃元素，比如卤素、氮、磷等；多元醇不带阻燃元素，具体的物质都是现有市购产品。

优选的，阻燃多元醇的羟基值在60～380mgKOH/g，官能度在2～4之间；具体的阻燃多元醇为现有化合物，比如雅宝化工生产的反应型阻燃聚酯多元醇RB79、苏威化学生产的反应型阻燃聚醚多元醇M125。

优选的，多元醇的羟基值在40～450mgKOH/g，官能度在2～4之间；具体的阻燃多元醇为现有化合物，比如南京斯泰潘生茶的聚酯多元醇PS2352、南京句容宁武生产的聚醚多元醇NJ305/NJ30/NJ204。

本发明中，表面活性剂为有机硅表面活性剂，比如为苏州思德生产的表面活性剂SD-648；催化剂为双吗啉二乙基醚，比如为北京油化所生产的双吗啉二乙基醚DMDEE。

本发明中，阻燃剂为添加型阻燃剂，优选三（二-氯丙基）磷酸酯（TCPP）、甲基磷酸二甲酯（DMMP）、氯化石蜡等中的一种或几种；进一步优选的，阻燃剂为质量比1﹕3的三（二-氯丙基）磷酸酯（TCPP）、甲基磷酸二甲酯（DMMP）的混合物，具有较好的阻燃效果，而且不会影响填缝剂的固化。

本发明中，抛射剂为丙丁烷、二甲醚的混合物，优选丙丁烷、二甲醚的质量比1﹕1.2。

本发明中，阻燃多元醇、多元醇、表面活性剂、催化剂、阻燃剂、膨胀石墨、异氰酸酯、抛射剂、二甲胺基硼烷的质量比为50﹕15﹕2﹕1﹕32﹕20﹕145﹕55﹕8；组份配方对于复合材料性能产生极其关键的影响，有些成分一样但是配比不同的体系具有不同的性能，尤其是作为填缝剂，更主要的是具有优异的固化性能，否则即使阻燃性再好也不适合工业应用，本发明公开的配方各组分混合效果好，尤其是二甲胺基硼烷的加入，无意的提高了体系的阻燃性能，可能与其促进固话有关，也可能与带有的元素有关。

本发明中，罐体自带阀门，起到密封作用，在填缝操作时，将阻燃型单组份泡沫填缝剂从阀门打出形成泡沫，充入裂缝；罐体优选为马口铁气雾罐；具体打出泡沫的方式以及将原料加入罐体内的方式根据常规技术进行。

本发明的阻燃型单组份泡沫填缝剂是将阻燃聚醚多元醇和阻燃聚酯多元醇、聚醚多元醇和聚酯多元醇、表面活性剂、催化剂、阻燃剂、膨胀石墨等按照配方比例分别加入气雾罐中，然后加入异氰酸酯、二甲胺基硼烷，将灌口用阀门封上，充入抛射剂，摇匀，放置24小时后即可得成品；制备的填缝剂除了固化性能良好之外，更具有优异的阻燃性能，而且燃烧放烟量很小，没有滴落物。

具体实施方式

本发明公开的阻燃型单组份泡沫填缝剂，包括阻燃多元醇、多元醇、表面活性剂、催化剂、阻燃剂、膨胀石墨、异氰酸酯、抛射剂、二甲胺基硼烷；阻燃多元醇包括阻燃聚醚多元醇和阻燃聚酯多元醇；多元醇包括聚醚多元醇和聚酯多元醇。原料都为市购产品，具体如下：

实施例一

按重量份，将25份阻燃聚酯多元醇RB79、25份阻燃聚醚多元醇M125、10份聚酯多元醇PS2352、5份聚醚多元醇NJ305、8份阻燃剂TCPP、24份阻燃剂DMMP、2份表面活性剂SD-648、1份催化剂DMDEE、20份膨胀石墨装入气雾罐中，然后加入145份异氰酸酯PM200、8份二甲胺基硼烷，封上阀门，冲入55份抛射剂（质量比1﹕1.2的丙丁烷、二甲醚），摇晃1分钟后，常温放置24小时后打出泡沫，测试泡沫的阻燃性能，氧指数39，燃烧放烟量很小，没有滴落物。

对比例一

按重量份，将25份阻燃聚酯多元醇RB79、25份阻燃聚醚多元醇M125、10份聚酯多元醇PS2352、5份聚醚多元醇NJ305、8份阻燃剂TCPP、24份阻燃剂DMMP、2份表面活性剂SD-648、1份催化剂DMDEE、20份膨胀石墨装入气雾罐中，然后加入145份异氰酸酯PM200，封上阀门，冲入55份抛射剂（质量比1﹕1.2的丙丁烷、二甲醚），摇晃1分钟后，常温放置24小时后打出泡沫，测试泡沫的阻燃性能，氧指数37，燃烧放烟量小，没有滴落物。

对比例二

按重量份，将35份聚酯多元醇PS2352、30份聚醚多元醇NJ305、8份阻燃剂TCPP、24份阻燃剂DMMP、2份表面活性剂SD-648、1份催化剂DMDEE、20份膨胀石墨装入气雾罐中，然后加入145份异氰酸酯PM200、8份二甲胺基硼烷，封上阀门，冲入55份抛射剂（质量比1﹕1.2的丙丁烷、二甲醚），摇晃1分钟后，常温放置24小时后打出泡沫，测试泡沫的阻燃性能，氧指数29，燃烧放烟量大，有滴落物。

对比例三

按重量份，将35份聚酯多元醇PS2352、30份聚醚多元醇NJ305、2份表面活性剂SD-648、1份催化剂DMDEE、20份膨胀石墨装入气雾罐中，然后加入145份异氰酸酯PM200、8份二甲胺基硼烷，封上阀门，冲入55份抛射剂（质量比1﹕1.2的丙丁烷、二甲醚），摇晃1分钟后，常温放置24小时后打出泡沫，测试泡沫的阻燃性能，氧指数25，燃烧放烟量很大，有滴落物。

对比例四

按重量份，将25份阻燃聚酯多元醇RB79、25份阻燃聚醚多元醇M125、10份聚酯多元醇PS2352、5份聚醚多元醇NJ305、2份表面活性剂SD-648、1份催化剂DMDEE、20份膨胀石墨装入气雾罐中，然后加入145份异氰酸酯PM200、8份二甲胺基硼烷，封上阀门，冲入55份抛射剂（质量比1﹕1.2的丙丁烷、二甲醚），摇晃1分钟后，常温放置24小时后打出泡沫，测试泡沫的阻燃性能，氧指数31，燃烧放烟量很小，有滴落物。

对比例五

按重量份，将25份阻燃聚酯多元醇RB79、25份阻燃聚醚多元醇M125、10份聚酯多元醇PS2352、5份聚醚多元醇NJ305、8份阻燃剂TCPP、24份阻燃剂DMMP、2份表面活性剂SD-648、1份催化剂DMDEE装入气雾罐中，然后加入145份异氰酸酯PM200、8份二甲胺基硼烷，封上阀门，冲入55份抛射剂（质量比1﹕1.2的丙丁烷、二甲醚），摇晃1分钟后，常温放置24小时后打出泡沫，测试泡沫的阻燃性能，氧指数33，燃烧放烟量大，有滴落物。

对比例六

按重量份，将35份阻燃聚酯多元醇RB79、30份阻燃聚醚多元醇M125、8份阻燃剂TCPP、24份阻燃剂DMMP、2份表面活性剂SD-648、1份催化剂DMDEE、20份膨胀石墨装入气雾罐中，然后加入145份异氰酸酯PM200、8份二甲胺基硼烷，封上阀门，冲入55份抛射剂（质量比1﹕1.2的丙丁烷、二甲醚），摇晃1分钟后，常温放置24小时后打出泡沫，测试泡沫的阻燃性能，氧指数41，燃烧放烟量很小，没有滴落物。

对比例七

按重量份，将25份阻燃聚酯多元醇RB79、25份阻燃聚醚多元醇M125、10份聚酯多元醇PS2352、5份聚醚多元醇NJ305、32份阻燃剂DMMP、2份表面活性剂SD-648、1份催化剂DMDEE、20份膨胀石墨装入气雾罐中，然后加入145份异氰酸酯PM200、8份二甲胺基硼烷，封上阀门，冲入55份抛射剂（质量比1﹕1.2的丙丁烷、二甲醚），摇晃1分钟后，常温放置24小时后打出泡沫，测试泡沫的阻燃性能，氧指数32，燃烧放烟量很小，有滴落物。

将现有聚氨酯样条中部开一个缝，深度为样条厚度的30%，然后从泡沫填缝剂罐（气雾罐）打出泡沫，注入裂缝，泡沫固化后完成裂缝填充，测试未开缝聚氨酯样条与填充裂缝后的聚氨酯样条的弯曲强度，用保留率表征填缝剂固化填充性能；实施例一的阻燃型单组份泡沫填缝剂弯曲强度保留率为93%，对比例一至对比例七的弯曲强度保留率分别为88%、90%、95%、94%、92%、83%、89%。

可以看出，不使用阻燃聚醚或阻燃聚酯，全部使用常规聚醚多元醇，通过改变膨胀石墨/阻燃剂的量，工艺过程同实施例，制得产品氧指数明显较差，如果将阻燃剂用量提高至40份则对填缝剂固化性能影响较大，弯曲强度保留率小于80%。本发明阻燃型单组份泡沫填缝剂通过添加反应性阻燃聚醚和阻燃聚酯、添加型阻燃剂及固体膨胀石墨，然后通过MDI的自聚反应来提高泡沫的防火性能，氧指数能大于39；泡沫燃烧时在燃烧表面会形成一层隔热膜来达到隔热火源的目的。

Claims

1.一种阻燃型单组份泡沫填缝剂，包括阻燃多元醇、多元醇、表面活性剂、催化剂、阻燃剂、膨胀石墨、异氰酸酯、抛射剂、二甲胺基硼烷；阻燃多元醇包括阻燃聚醚多元醇和阻燃聚酯多元醇；多元醇包括聚醚多元醇和聚酯多元醇；阻燃多元醇、多元醇、表面活性剂、催化剂、阻燃剂、膨胀石墨、异氰酸酯、抛射剂、二甲胺基硼烷的质量比为50﹕15﹕2﹕1﹕32﹕20﹕145﹕55﹕8；表面活性剂为有机硅表面活性剂；催化剂为双吗啉二乙基醚；抛射剂为丙丁烷、二甲醚的混合物。

2.根据权利要求1所述阻燃型单组份泡沫填缝剂，其特征在于，阻燃多元醇的羟基值在60～380mgKOH/g，官能度在2～4之间；多元醇的羟基值在40～450mgKOH/g，官能度在2～4之间。

3.根据权利要求1所述阻燃型单组份泡沫填缝剂，其特征在于，阻燃剂为三（二-氯丙基）磷酸酯、甲基磷酸二甲酯、氯化石蜡等中的一种或几种。

4.权利要求1所述阻燃型单组份泡沫填缝剂的制备方法，将阻燃多元醇、多元醇、表面活性剂、催化剂、阻燃剂、膨胀石墨混合后，再加入异氰酸酯、二甲胺基硼烷，然后加入抛射剂，得到阻燃型单组份泡沫填缝剂。

5.根据权利要求4所述阻燃型单组份泡沫填缝剂的制备方法，其特征在于，阻燃多元醇的羟基值在60～380mgKOH/g，官能度在2～4之间；多元醇的羟基值在40～450mgKOH/g，官能度在2～4之间。

6.根据权利要求4所述阻燃型单组份泡沫填缝剂的制备方法，其特征在于，阻燃剂为三（二-氯丙基）磷酸酯、甲基磷酸二甲酯、氯化石蜡等中的一种或几种。