CN111333832A - 一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料及其制法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阻燃聚氨酯技术领域，且公开了一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料，包括以下配方原料及组分：三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐、聚酯二元醇、4'‑亚甲基双(异氰酸苯酯)、1,4‑丁二醇、催化剂。该一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料，使用三聚氰胺与二甘醇接枝改性，与甲醛和环氧乙烷反应，得到三聚氰胺聚醚多元醇，再与羟基乙叉二膦酸反应生成三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐，作为聚醚多元醇单体与4'‑亚甲基双(异氰酸苯酯)单体和聚酯二元醇反应，得到聚氨酯弹性体材料，三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐在高温燃烧下分解成磷氧化物具有很强的吸水性和脱水性，提高了聚氨酯成炭率，三聚氰胺燃烧时会分解产生大量的氨气和氮气。

Description

一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料及其制法
技术领域
本发明涉及阻燃聚氨酯技术领域，具体为一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料及其制法。
背景技术
阻燃剂主要是针对高分子材料的阻燃设计的，可以赋予易燃高分子材料的难燃性的功能性助剂，阻燃剂可以分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂，添加型阻燃剂是通过机械混合方法加入到聚合物中，提高聚合物材料的阻燃性的，主要有无机阻燃剂和有机阻燃剂等，有机阻燃剂是以溴系、磷氮系等化合物为代表的一些阻燃剂，无机主要是氢氧化铝，三氧化二锑、硅系等阻燃体系，反应型阻燃剂则是作为一种单体参加聚合反应形成聚合物，使聚合物本身含有阻燃成分，对聚合物材料使用性能影响较小，阻燃性持久。
聚氨酯弹性体是一种介于橡胶和塑料之间的高分子材料，具有良好的弹性、耐磨性、耐油性和拉伸强度等机械性能，可以制作成电线电缆护套、密封件、合成革和减震材料等，可以很好地代替橡胶，并且成型加工时可以采用注塑机或挤出机，制备过程干净卫生、污染较小，但是聚氨酯弹性体的燃点不高，很容易燃烧，燃烧时成炭率较低，具有明显的熔滴现象，阻燃性能很差，降低了聚氨酯弹性体材料的实用性。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料及其制法，解决了聚氨酯弹性体燃烧时成炭率较低，阻燃性能较差的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：20-34份三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐、35-42份聚酯二元醇、28-32份4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)、2.5-5份1,4-丁二醇、0.5-1份催化剂。
优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
优选的，所述三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂，两者体积比为1:1.5-2.5，再加入三聚氰胺和二甘醇，搅拌均匀后，加入甲醛的水溶液，将反应瓶置于油浴锅中，加热至50-60℃，匀速搅拌反应2-3h，再加入环氧乙烷和催化剂甲醇钾，温度升至100-120℃，匀速搅拌反应4-8h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醚洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇。
(2)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和三聚氰胺聚醚多元醇，搅拌溶解后加入羟基乙叉二膦酸，将反应瓶置于油浴锅中，升温至120-140℃，匀速搅拌反应5-8h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醚洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐。
优选的，所述油浴锅包括油浴锅体、油浴锅体内与保温内胆固定连接，保温内胆的底部固定连接有旋转器、旋转器的上方与旋转轴活动连接，旋转轴的两侧固定连接有旋转扇片、旋转扇片的上表面设置有限位凹口，限位凹口内与吸铁石活动连接，油浴锅体上方是一种仪器过孔，油浴锅体的上部与支撑架活动连接，支撑架与调节阀活动连接，调节器活动连接有移动杆，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹活动连接。
优选的，所述三聚氰胺、二甘醇、甲醛、环氧乙烷和甲醇钾的物质的量比为1:2-3:1.5-2.5:1-2:0.1-0.3。
优选的，所述羟基乙叉二膦酸和三聚氰胺聚醚多元醇的质量比为1:1.2-1.8。
优选的，所述高阻燃改性聚氨酯弹性体材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入35-42份聚酯二元醇、28-32份4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)和20-34份三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐，搅拌均匀后将反应瓶置于油浴锅中，加热至80-90℃，匀速搅拌反应1-2h，再加入0.5-1份催化剂二月桂酸二丁基锡继续反应2-3h，将温度降至50-60℃，加入甲苯溶剂稀释，加入2.5-5份1,4-丁二醇，匀速搅拌反应1-2h，将溶液减压浓缩除去溶剂，然后进行真空脱泡过程，将物料倒入模具中，在120-130℃固化下，固体产物置于平板硫化机中进行硫化，制备得到高阻燃改性聚氨酯弹性体材料。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
该一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料，使用三聚氰胺与二甘醇接枝改性，再与甲醛反应生成改性的三聚氰胺甲醛树脂，最后以甲醇钾为催化剂，与环氧乙烷发生开环反应，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇，再与羟基乙叉二膦酸反应生成三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐，以三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐为聚醚多元醇单体与4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)单体和聚酯二元醇，反应制备得到聚氨酯弹性体，将三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐作为反应型阻燃剂，使三聚氰胺和磷酸基团均匀分散到聚氨酯分子链中形成共聚物，避免了三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐在聚氨酯中分散不均匀，而降低聚氨酯弹性体的耐磨性和韧性等力学性能。
该一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料，三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐作为反应型阻燃剂，在高温燃烧下，其中磷酸基团受热分解成磷氧化物会吸收大量的热能，降低材料表面的温度，同时磷氧化物具有很强的吸水性和脱水性，可以提高聚氨酯弹性体燃烧时的成炭率，形成致密的碳层，抑制热量的传递和氧气的渗透，从而抑制燃烧过程，同时三聚氰胺在燃烧时会分解产生大量不可燃烧性气体氨气和氮气，稀释弹性体材料周围的氧气浓度，进一步阻止燃烧，从而赋予了聚氨酯弹性体优异的阻燃性能。
附图说明
图1是油浴锅正面示意图；
图2是固定夹俯视示意图；
图3是固定夹俯视调节示意图。
1、油浴锅体；2、保温内胆；3、旋转器；4、旋转轴；5、旋转扇片；6、限位凹口；7、吸铁石；8、仪器过孔；9、支撑架；10、调节阀；11、移动杆；12、调节器；13、固定夹。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：20-34份三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐、35-42份聚酯二元醇、28-32份4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)、2.5-5份1,4-丁二醇、0.5-1份催化剂，催化剂为二月桂酸二丁基锡。
三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂，两者体积比为1:1.5-2.5，再加入三聚氰胺和二甘醇，搅拌均匀后，加入甲醛的水溶液，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括油浴锅体、油浴锅体内与保温内胆固定连接，保温内胆的底部固定连接有旋转器、旋转器的上方与旋转轴活动连接，旋转轴的两侧固定连接有旋转扇片、旋转扇片的上表面设置有限位凹口，限位凹口内与吸铁石活动连接，油浴锅体上方是一种仪器过孔，油浴锅体的上部与支撑架活动连接，支撑架与调节阀活动连接，调节器活动连接有移动杆，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹活动连接，加热至50-60℃，匀速搅拌反应2-3h，再加入环氧乙烷和催化剂甲醇钾，其中三聚氰胺、二甘醇、甲醛、环氧乙烷和甲醇钾的物质的量比为1:2-3:1.5-2.5:1-2:0.1-0.3，温度升至100-120℃，匀速搅拌反应4-8h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醚洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇。
(2)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和三聚氰胺聚醚多元醇，搅拌溶解后加入羟基乙叉二膦酸，两者质量比为1:1.2-1.8，将反应瓶置于油浴锅中，升温至120-140℃，匀速搅拌反应5-8h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醚洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐。
高阻燃改性聚氨酯弹性体材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入35-42份聚酯二元醇、28-32份4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)和20-34份三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐，搅拌均匀后将反应瓶置于油浴锅中，加热至80-90℃，匀速搅拌反应1-2h，再加入0.5-1份催化剂二月桂酸二丁基锡继续反应2-3h，将温度降至50-60℃，加入甲苯溶剂稀释，加入2.5-5份1,4-丁二醇，匀速搅拌反应1-2h，将溶液减压浓缩除去溶剂，然后进行真空脱泡过程，将物料倒入模具中，在120-130℃固化下，固体产物置于平板硫化机中进行硫化，制备得到高阻燃改性聚氨酯弹性体材料。
实施例1
(1)制备三聚氰胺聚醚多元醇组分1：向反应瓶中加入蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂，两者体积比为1:1.5，再加入三聚氰胺和二甘醇，搅拌均匀后，加入甲醛的水溶液，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括油浴锅体、油浴锅体内与保温内胆固定连接，保温内胆的底部固定连接有旋转器、旋转器的上方与旋转轴活动连接，旋转轴的两侧固定连接有旋转扇片、旋转扇片的上表面设置有限位凹口，限位凹口内与吸铁石活动连接，油浴锅体上方是一种仪器过孔，油浴锅体的上部与支撑架活动连接，支撑架与调节阀活动连接，调节器活动连接有移动杆，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹活动连接，加热至50℃，匀速搅拌反应2h，再加入环氧乙烷和催化剂甲醇钾，其中三聚氰胺、二甘醇、甲醛、环氧乙烷和甲醇钾的物质的量比为1:2:1.5:1:0.1，温度升至100℃，匀速搅拌反应4h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醚洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇组分1。
(2)制备三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐组分1：向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和三聚氰胺聚醚多元醇组分1，搅拌溶解后加入羟基乙叉二膦酸，两者质量比为1:1.2，将反应瓶置于油浴锅中，升温至120℃，匀速搅拌反应5h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醚洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐组分1。
(3)制备高阻燃改性聚氨酯弹性体材料1：向反应瓶中加入35份聚酯二元醇、28份4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)和34份三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐组分1，搅拌均匀后将反应瓶置于油浴锅中，加热至80℃，匀速搅拌反应1h，再加入0.5份催化剂二月桂酸二丁基锡继续反应2h，将温度降至50℃，加入甲苯溶剂稀释，加入2.5份1,4-丁二醇，匀速搅拌反应1h，将溶液减压浓缩除去溶剂，然后进行真空脱泡过程，将物料倒入模具中，在120℃固化下，固体产物置于平板硫化机中进行硫化，制备得到高阻燃改性聚氨酯弹性体材料1。
实施例2
(1)制备三聚氰胺聚醚多元醇组分2：向反应瓶中加入蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂，两者体积比为1:1.5，再加入三聚氰胺和二甘醇，搅拌均匀后，加入甲醛的水溶液，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括油浴锅体、油浴锅体内与保温内胆固定连接，保温内胆的底部固定连接有旋转器、旋转器的上方与旋转轴活动连接，旋转轴的两侧固定连接有旋转扇片、旋转扇片的上表面设置有限位凹口，限位凹口内与吸铁石活动连接，油浴锅体上方是一种仪器过孔，油浴锅体的上部与支撑架活动连接，支撑架与调节阀活动连接，调节器活动连接有移动杆，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹活动连接，加热至60℃，匀速搅拌反应2h，再加入环氧乙烷和催化剂甲醇钾，其中三聚氰胺、二甘醇、甲醛、环氧乙烷和甲醇钾的物质的量比为1:3:1.5:1:0.1，温度升至100℃，匀速搅拌反应8h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醚洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇组分2。
(2)制备三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐组分2：向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和三聚氰胺聚醚多元醇组分2，搅拌溶解后加入羟基乙叉二膦酸，两者质量比为1:1.2，将反应瓶置于油浴锅中，升温至140℃，匀速搅拌反应8h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醚洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐组分2。
(3)制备高阻燃改性聚氨酯弹性体材料2：向反应瓶中加入36.5份聚酯二元醇、29份4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)和31份三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐组分2，搅拌均匀后将反应瓶置于油浴锅中，加热至90℃，匀速搅拌反应2h，再加入0.6份催化剂二月桂酸二丁基锡继续反应3h，将温度降至50℃，加入甲苯溶剂稀释，加入2.9份1,4-丁二醇，匀速搅拌反应2h，将溶液减压浓缩除去溶剂，然后进行真空脱泡过程，将物料倒入模具中，在120℃固化下，固体产物置于平板硫化机中进行硫化，制备得到高阻燃改性聚氨酯弹性体材料2。
实施例3
(1)制备三聚氰胺聚醚多元醇组分3：向反应瓶中加入蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂，两者体积比为1:2，再加入三聚氰胺和二甘醇，搅拌均匀后，加入甲醛的水溶液，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括油浴锅体、油浴锅体内与保温内胆固定连接，保温内胆的底部固定连接有旋转器、旋转器的上方与旋转轴活动连接，旋转轴的两侧固定连接有旋转扇片、旋转扇片的上表面设置有限位凹口，限位凹口内与吸铁石活动连接，油浴锅体上方是一种仪器过孔，油浴锅体的上部与支撑架活动连接，支撑架与调节阀活动连接，调节器活动连接有移动杆，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹活动连接，加热至55℃，匀速搅拌反应2.5h，再加入环氧乙烷和催化剂甲醇钾，其中三聚氰胺、二甘醇、甲醛、环氧乙烷和甲醇钾的物质的量比为1:2.5:2:1.5:0.2，温度升至110℃，匀速搅拌反应6h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醚洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇组分3。
(2)制备三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐组分3：向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和三聚氰胺聚醚多元醇组分3，搅拌溶解后加入羟基乙叉二膦酸，两者质量比为1:1.5，将反应瓶置于油浴锅中，升温至130℃，匀速搅拌反应6.5h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醚洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐组分3。
(3)制备高阻燃改性聚氨酯弹性体材料3：向反应瓶中加入38.5份聚酯二元醇、30份4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)和27份三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐组分3，搅拌均匀后将反应瓶置于油浴锅中，加热至85℃，匀速搅拌反应1.5h，再加入0.7份催化剂二月桂酸二丁基锡继续反应2.5h，将温度降至55℃，加入甲苯溶剂稀释，加入3.8份1,4-丁二醇，匀速搅拌反应1.5h，将溶液减压浓缩除去溶剂，然后进行真空脱泡过程，将物料倒入模具中，在125℃固化下，固体产物置于平板硫化机中进行硫化，制备得到高阻燃改性聚氨酯弹性体材料3。
实施例4
(1)制备三聚氰胺聚醚多元醇组分4：向反应瓶中加入蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂，两者体积比为1:1.5，再加入三聚氰胺和二甘醇，搅拌均匀后，加入甲醛的水溶液，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括油浴锅体、油浴锅体内与保温内胆固定连接，保温内胆的底部固定连接有旋转器、旋转器的上方与旋转轴活动连接，旋转轴的两侧固定连接有旋转扇片、旋转扇片的上表面设置有限位凹口，限位凹口内与吸铁石活动连接，油浴锅体上方是一种仪器过孔，油浴锅体的上部与支撑架活动连接，支撑架与调节阀活动连接，调节器活动连接有移动杆，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹活动连接，加热至50℃，匀速搅拌反应3h，再加入环氧乙烷和催化剂甲醇钾，其中三聚氰胺、二甘醇、甲醛、环氧乙烷和甲醇钾的物质的量比为1:2:2.5:1:0.1，温度升至120℃，匀速搅拌反应8h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醚洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇组分4。
(2)制备三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐组分4：向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和三聚氰胺聚醚多元醇组分4，搅拌溶解后加入羟基乙叉二膦酸，两者质量比为1:1.2，将反应瓶置于油浴锅中，升温至140℃，匀速搅拌反应8h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醚洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐组分4。
(3)制备高阻燃改性聚氨酯弹性体材料4：向反应瓶中加入40.5份聚酯二元醇、31份4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)和23份三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐组分4，搅拌均匀后将反应瓶置于油浴锅中，加热至90℃，匀速搅拌反应1h，再加入0.8份催化剂二月桂酸二丁基锡继续反应2h，将温度降至60℃，加入甲苯溶剂稀释，加入4.7份1,4-丁二醇，匀速搅拌反应2h，将溶液减压浓缩除去溶剂，然后进行真空脱泡过程，将物料倒入模具中，在120℃固化下，固体产物置于平板硫化机中进行硫化，制备得到高阻燃改性聚氨酯弹性体材料4。
实施例5
(1)制备三聚氰胺聚醚多元醇组分5：向反应瓶中加入蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂，两者体积比为1:2.5，再加入三聚氰胺和二甘醇，搅拌均匀后，加入甲醛的水溶液，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括油浴锅体、油浴锅体内与保温内胆固定连接，保温内胆的底部固定连接有旋转器、旋转器的上方与旋转轴活动连接，旋转轴的两侧固定连接有旋转扇片、旋转扇片的上表面设置有限位凹口，限位凹口内与吸铁石活动连接，油浴锅体上方是一种仪器过孔，油浴锅体的上部与支撑架活动连接，支撑架与调节阀活动连接，调节器活动连接有移动杆，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹活动连接，加热至60℃，匀速搅拌反应3h，再加入环氧乙烷和催化剂甲醇钾，其中三聚氰胺、二甘醇、甲醛、环氧乙烷和甲醇钾的物质的量比为1:3:5:2:0.3，温度升至120℃，匀速搅拌反应8h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醚洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇组分5。
(2)制备三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐组分5：向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和三聚氰胺聚醚多元醇组分5，搅拌溶解后加入羟基乙叉二膦酸，两者质量比为1:1.8，将反应瓶置于油浴锅中，升温至140℃，匀速搅拌反应8h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醚洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐组分5。
(3)制备高阻燃改性聚氨酯弹性体材料5：向反应瓶中加入42份聚酯二元醇、32份4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)和20份三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐组分5，搅拌均匀后将反应瓶置于油浴锅中，加热至90℃，匀速搅拌反应2h，再加入1份催化剂二月桂酸二丁基锡继续反应3h，将温度降至60℃，加入甲苯溶剂稀释，加入5份1,4-丁二醇，匀速搅拌反应2h，将溶液减压浓缩除去溶剂，然后进行真空脱泡过程，将物料倒入模具中，在130℃固化下，固体产物置于平板硫化机中进行硫化，制备得到高阻燃改性聚氨酯弹性体材料5。
Figure BDA0002465754720000111
综上所述，该一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料，使用三聚氰胺与二甘醇接枝改性，再与甲醛反应生成改性的三聚氰胺甲醛树脂，最后以甲醇钾为催化剂，与环氧乙烷发生开环反应，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇，再与羟基乙叉二膦酸反应生成三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐，以三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐为聚醚多元醇单体与4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)单体和聚酯二元醇，反应制备得到聚氨酯弹性体，将三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐作为反应型阻燃剂，使三聚氰胺和磷酸基团均匀分散到聚氨酯分子链中形成共聚物，避免了三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐在聚氨酯中分散不均匀，而降低聚氨酯弹性体的耐磨性和韧性等力学性能。
三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐作为反应型阻燃剂，在高温燃烧下，其中磷酸基团受热分解成磷氧化物会吸收大量的热能，降低材料表面的温度，同时磷氧化物具有很强的吸水性和脱水性，可以提高聚氨酯弹性体燃烧时的成炭率，形成致密的碳层，抑制热量的传递和氧气的渗透，从而抑制燃烧过程，同时三聚氰胺在燃烧时会分解产生大量不可燃烧性气体氨气和氮气，稀释弹性体材料周围的氧气浓度，进一步阻止燃烧，从而赋予了聚氨酯弹性体优异的阻燃性能。

Claims (7)

1.一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：20-34份三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐、35-42份聚酯二元醇、28-32份4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)、2.5-5份1,4-丁二醇、0.5-1份催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
3.根据权利要求1所述的一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料，其特征在于：所述三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐制备方法包括以下步骤：
(1)向体积比为1:1.5-2.5的蒸馏水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂中加入三聚氰胺、二甘醇和甲醛的水溶液，将溶液在油浴锅中，加热至50-60℃，反应2-3h，再加入环氧乙烷和催化剂甲醇钾，温度升至100-120℃，反应4-8h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤、洗涤并干燥，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇；
(2)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入三聚氰胺聚醚多元醇，和羟基乙叉二膦酸，将溶液在油浴锅中，升温至120-140℃，反应5-8h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤、洗涤并干燥，制备得到三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐。
4.根据权利要求3所述的一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料，其特征在于：所述油浴锅包括油浴锅体、油浴锅体内与保温内胆固定连接，保温内胆的底部固定连接有旋转器、旋转器的上方与旋转轴活动连接，旋转轴的两侧固定连接有旋转扇片、旋转扇片的上表面设置有限位凹口，限位凹口内与吸铁石活动连接，油浴锅体上方是一种仪器过孔，油浴锅体的上部与支撑架活动连接，支撑架与调节阀活动连接，调节器活动连接有移动杆，移动杆的一端活动连接有调节器，调节器与固定夹活动连接。
5.根据权利要求3所述的一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料，其特征在于：所述三聚氰胺、二甘醇、甲醛、环氧乙烷和甲醇钾的物质的量比为1:2-3:1.5-2.5:1-2:0.1-0.3。
6.根据权利要求3所述的一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料，其特征在于：所述羟基乙叉二膦酸和三聚氰胺聚醚多元醇的质量比为1:1.2-1.8。
7.根据权利要求1所述的一种高阻燃改性聚氨酯弹性体材料，其特征在于：所述高阻燃改性聚氨酯弹性体材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入35-42份聚酯二元醇、28-32份4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)和20-34份三聚氰胺聚醚多元醇磷酸盐，将物料在油浴锅中，加热至80-90℃，反应1-2h，再加入0.5-1份催化剂二月桂酸二丁基锡继续反应2-3h，将温度降至50-60℃，加入甲苯溶剂稀释，加入2.5-5份1,4-丁二醇，反应1-2h，将溶液除去溶剂，真空脱泡，将物料倒入模具中，在120-130℃固化下，固体产物进行硫化过程，制备得到高阻燃改性聚氨酯弹性体材料。
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