CN111574825A - 一种基于聚氨酯的阻燃型母粒及其制备工艺 - Google Patents

一种基于聚氨酯的阻燃型母粒及其制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN111574825A
CN111574825A CN202010518739.7A CN202010518739A CN111574825A CN 111574825 A CN111574825 A CN 111574825A CN 202010518739 A CN202010518739 A CN 202010518739A CN 111574825 A CN111574825 A CN 111574825A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flame
retardant
flame retardant
polyurethane
master batch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202010518739.7A
Other languages
English (en)
Inventor
苏生
王晋峰
陈庆傲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN202010518739.7A priority Critical patent/CN111574825A/zh
Publication of CN111574825A publication Critical patent/CN111574825A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • C08J3/226—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques using a polymer as a carrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/547—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
    • C07F9/6564—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
    • C07F9/6571—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07F9/657163—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and oxygen atoms as the only ring hetero atoms the ring phosphorus atom being bound to at least one carbon atom
    • C07F9/657172—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and oxygen atoms as the only ring hetero atoms the ring phosphorus atom being bound to at least one carbon atom the ring phosphorus atom and one oxygen atom being part of a (thio)phosphinic acid ester: (X = O, S)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/40—Compounds of aluminium
    • C09C1/42—Clays
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/006—Combinations of treatments provided for in groups C09C3/04 - C09C3/12
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/04—Physical treatment, e.g. grinding, treatment with ultrasonic vibrations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/04—Physical treatment, e.g. grinding, treatment with ultrasonic vibrations
    • C09C3/041—Grinding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/04—Physical treatment, e.g. grinding, treatment with ultrasonic vibrations
    • C09C3/043—Drying, calcination
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/06—Treatment with inorganic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/08—Treatment with low-molecular-weight non-polymer organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04—Polyurethanes
    • C08J2375/06—Polyurethanes from polyesters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04—Polyurethanes
    • C08J2375/08—Polyurethanes from polyethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K13/00—Use of mixtures of ingredients not covered by one single of the preceding main groups, each of these compounds being essential
    • C08K13/06—Pretreated ingredients and ingredients covered by the main groups C08K3/00 - C08K7/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09—Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • C08K5/098—Metal salts of carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/13—Phenols; Phenolates
    • C08K5/134—Phenols containing ester groups
    • C08K5/1345—Carboxylic esters of phenolcarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/55—Boron-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/12—Adsorbed ingredients, e.g. ingredients on carriers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于聚氨酯的阻燃型母粒及其制备工艺，该阻燃型母粒包括以下重量份的原料：120‑150份热塑性聚氨酯、10‑13份插层阻燃剂、15‑20份炭黑颜料、2‑5份抗氧剂、2‑5份分散剂；配方中的插层阻燃剂是采用共沉淀法将多元阻燃剂与活化后的高岭土在溶液中充分混合，多元阻燃剂吸附到高岭土层格中，进而提高了多元阻燃剂的比表面积，更易在聚氨酯等组分中分散，比单一的阻燃型更具配伍性，且无有害气体产生，具有良好的环保性；采用熔融共混的方式，将插层阻燃剂与热塑性聚氨酯等组分进行复配，经熔融挤出、剪切造粒后制备得到阻燃型母粒，有效的提高了材料的阻燃性能，拓展了聚氨酯的应用范围。

Description

一种基于聚氨酯的阻燃型母粒及其制备工艺
技术领域
本发明属于塑料技术领域，具体涉及一种基于聚氨酯的阻燃型母粒及其制备工艺。
背景技术
热塑性聚氨酯是由二异氰酸酯、聚合二元醇以及扩链剂这三种基础性原料通过聚合反应得到的一类性能介于橡胶与塑料之间的弹性体材料，是一类综合性能优异的热塑性弹性体。它既有橡胶的高弹性、又有塑料的高硬度和高强度特性，还具有优异的耐磨性、耐低温性、耐化学药品性及耐屈挠性等，同时它还可以代替PVC(聚氯乙烯)，是可以回收再利用的高强度弹性体，有利于解决污染问题。其在家用电器、工业电子电器、汽车等交通工具领域被广泛应用，然而在其应用时往往需要实施阻燃改性来提高其使用安全性，阻燃剂的添加能够阻止热塑性聚氨酯被引燃并抑制火焰传播，可有效提高热塑性聚氨酯的抗燃烧性能。
共混复配型阻燃聚氨酯主要是通过特殊的制备工艺，向聚氨酯中加入阻燃剂，通过聚氨醋乳胶对阻燃成分进行吸附和包覆，或者与本体阻燃聚合物进行复配等方式，从而得到稳定的阻燃聚氨酯。
目前卤素阻燃剂仍然占据主导地位，因为其阻燃效果好，可以满足很多聚氨酯产品的阻燃需求，但它在燃烧过程中产生较多的烟雾和有毒的腐蚀性气体(如溴化氢)，这种气体在火灾中非常危险，因为它扩散速度极快，在火灾中严重妨碍了消防人员的扑救工作，鉴于有卤阻燃剂的严重弊端，寻找有卤阻燃剂的替代品-无卤阻燃剂就提上日程，另外选择无卤高效阻燃剂还是环保的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于聚氨酯的阻燃型母粒及其制备工艺，采用熔融共混的方式，将插层阻燃剂与热塑性聚氨酯等组分进行复配，经熔融挤出、剪切造粒后制备得到阻燃型母粒，有效的提高了材料的阻燃性能，拓展了聚氨酯的应用范围。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于聚氨酯的阻燃型母粒，包括以下重量份的原料：120-150份热塑性聚氨酯、10-13份插层阻燃剂、15-20份炭黑颜料、2-5份抗氧剂、2-5份分散剂。
进一步，所述的插层阻燃剂的制备方法为：
S1、高岭土的活化
将100g高岭土加入到球磨机中研磨粉碎，将粉碎后的高岭土转移至搅拌机中，加水调制成质量浓度为30-35％的高岭土悬浮液，加入15-20％的硝酸溶液调节悬浮液的pH为3.0-3.5，继续搅拌40-60min，过滤，水洗，干燥后放入马弗炉中，焙烧，粉碎后，即得到活化的高岭土，将其配置成质量浓度为10-15％的悬浮水溶液，备用；
S2、多元阻燃剂的制备
S21、在连接有搅拌器、温度计和冷凝管的反应瓶中依次加入0.31-0.33mol 5-氯-1-戊烯硼酸、0.1mol三聚氰胺、催化剂和500-700ml溶剂无水乙醇，通入氮气10-15min，置换掉反应瓶中的空气，边搅拌边升温至80-85℃，搅拌反应8-10h，反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，经柱层析分离纯化，即得到阻燃中间体Q1；
S22、在反应瓶中加入35-40mmol 9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、步骤S21制备的10mmol阻燃中间体Q1和150-200ml溶剂DMF，通入氮气10-15min置换掉反应瓶中的空气，升温至120-140℃后，保温搅拌反应4-5h，反应结束后，自然冷却到室温，旋转蒸发除去溶剂，采用无水乙醚洗涤，真空干燥后，即得到式Q结构的多元阻燃剂；
S3、称取步骤S2制备的10g多元阻燃剂Q置于200ml无水乙醇中，加热至65-70℃，搅拌使其溶解完全，保温；取800-1000ml步骤S1制备的质量分数为10-15％的悬浮水溶液加热至65-70℃，边搅拌边将多元阻燃剂醇溶液加入到上述热的高岭土悬浮液中，在40-50min内加入完毕，接着升温至85-90℃，继续搅拌2-3h，自然冷却到室温，静置2-3h，过滤，水洗干燥后，即得到插层阻燃剂。
步骤S1中，焙烧温度为500-700℃，焙烧时间为3-4h。
进一步，步骤S21中，所述的催化剂为碳酸铯与碘化钾的混合物，所述的碳酸铯与碘化钾的质量比为3:1；催化剂的加入量为4-5g。
进一步，步骤S21中，柱层析所用层析液为石油醚：乙酸乙酯＝10:1-1.5。
进一步，所述的热塑性聚氨酯为聚醚型热塑性聚氨酯或聚酯型热塑性聚氨酯。
进一步，所述的抗氧剂为抗氧剂1076。
进一步，所述的分散剂为硬质酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸锌中的一种；
一种基于聚氨酯的阻燃型母粒的制备工艺，具体包括以下步骤：
第一步、将组分量的原料热塑性聚氨酯、插层阻燃剂、炭黑颜料、抗氧剂、分散剂分别加热后，加入到高速混合器中进行混合均匀，备用；
第二步、将第一步混合后的原料投入到螺杆挤出机中，经熔融挤出后，经剪切造粒，即得到阻燃型母粒；螺杆挤出机的温度为190-240℃，螺杆挤出机的转速为160-180r/min。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供了一种基于聚氨酯的阻燃型母粒及其制备工艺，采用熔融共混的方式，将插层阻燃剂与热塑性聚氨酯等组分进行复配，经熔融挤出、剪切造粒后制备得到阻燃型母粒，有效的提高了材料的阻燃性能，拓展了聚氨酯的应用范围；
(2)配方中的插层阻燃剂是采用共沉淀法将多元阻燃剂与活化后的高岭土在溶液中充分混合，多元阻燃剂吸附到高岭土层格中，进而提高了多元阻燃剂的比表面积，更易在聚氨酯等组分中分散，比单一的阻燃型更具配伍性，且无有害气体产生，具有良好的环保性；
(3)本发明制备的多元阻燃剂是以5-氯-1-戊烯硼酸和三聚氰胺为起始原料，在催化剂的作用下，发生取代反应，制备得到了阻燃中间体Q1，含有阻燃元素硼原子和氮原子，接着9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物进攻阻燃中间体Q1上的双键，发生亲核加成反应，制备得到了式Q结构的多元阻燃剂，再一次的引入了第三个阻燃元素磷原子，这样在发生燃烧时，多元阻燃剂中的氮原子被氧化为惰性无毒气体一氧化氮和二氧化氮，覆盖在材料表面，隔绝空气；硼原子的存在，聚氨酯在裂解过程中可以形成具有致密结构的玻璃碳，而这种玻璃碳能有效地阻止氧气进入材料内部；磷原子被氧化为磷酸类物质，可促成母粒表面快速脱水形成刚性防火炭层，减缓了生成挥发性可燃物的热分解和氧化反应；进而达到三层防护结构，大大提高了聚氨酯母粒的极限氧指数。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明多元阻燃剂的反应流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1所示，多元阻燃剂的制备
步骤一、在连接有搅拌器、温度计和冷凝管的反应瓶中依次加入0.32mol 5-氯-1-戊烯硼酸、0.1mol三聚氰胺、5g催化剂和600ml溶剂无水乙醇，通入氮气15min，置换掉反应瓶中的空气，边搅拌边升温至80℃，搅拌反应10h，反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，经柱层析分离纯化，层析液为石油醚：乙酸乙酯＝10:1.5即得到阻燃中间体Q1；收率为91.7％；
所述的催化剂为碳酸铯与碘化钾的混合物，所述的碳酸铯与碘化钾的质量比为3:1；
化合物A的质谱结果为：HRMSm/z(ESI+)calcd for C18H33B3N6O6([M+1]+),462.2712；
步骤二、在反应瓶中加入37mmol 9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、步骤S21制备的10mmol阻燃中间体Q1和150-200ml溶剂DMF，通入氮气15min置换掉反应瓶中的空气，升温至130℃后，保温搅拌反应5h，反应结束后，自然冷却到室温，旋转蒸发除去溶剂，采用无水乙醚洗涤，真空干燥后，即得到式Q结构的多元阻燃剂；收率为87.3％；
多元阻燃剂Q的红外表征如下所示：IR(KBr):
Figure BDA0002531119830000061
3022(苯环),2868(-CH2-),1639(-C-B-O-),1288(P＝O)cm-1。
实施例2
插层阻燃剂的制备：
S1、高岭土的活化
将100g高岭土加入到球磨机中研磨粉碎，将粉碎后的高岭土转移至搅拌机中，加水调制成质量浓度为30％的高岭土悬浮液，加入15％的硝酸溶液，调节悬浮液的pH为3.2，继续搅拌,60min，过滤，水洗，干燥后放入马弗炉中，在温度为600℃下焙烧3h，粉碎后，即得到活化的高岭土，将其配置成质量浓度为10％的悬浮水溶液，备用；
S3、称取实施例1制备的10g多元阻燃剂Q置于200ml无水乙醇中，加热至65℃，搅拌使其溶解完全，保温；取900ml步骤S1制备的质量分数为10％的悬浮水溶液加热至65℃，边搅拌边将多元阻燃剂醇溶液加入到上述热的高岭土悬浮液中，在50min内加入完毕，接着升温至90℃，继续搅拌2h，自然冷却到室温，静置3h，过滤，水洗干燥后，即得到插层阻燃剂。
实施例3
本发明为一种基于聚氨酯的阻燃型母粒,包括以下重量份的原料：140g热塑性聚氨酯、12g插层阻燃剂、15g炭黑颜料、2g抗氧剂、4g分散剂；
所述的热塑性聚氨酯为聚醚型热塑性聚氨酯；
所述的抗氧剂为抗氧剂1076；
所述的分散剂为硬质酸钠；
一种基于聚氨酯的阻燃型母粒的制备工艺,具体包括以下步骤：
第一步、将组分量的原料热塑性聚氨酯、插层阻燃剂、炭黑颜料、抗氧剂、分散剂分别加热后，加入到高速混合器中进行混合均匀，备用；
第二步、将第一步混合后的原料投入到螺杆挤出机中，经熔融挤出后，经剪切造粒，即得到阻燃型母粒；螺杆挤出机的温度为190-240℃，螺杆挤出机的转速为160r/min。
实施例4
本发明为一种基于聚氨酯的阻燃型母粒,包括以下重量份的原料：120g热塑性聚氨酯、10g插层阻燃剂、20g炭黑颜料、5g抗氧剂、2g分散剂；
所述的热塑性聚氨酯为聚酯型热塑性聚氨酯；
所述的抗氧剂为抗氧剂1076；
所述的分散剂为硬脂酸镁；
一种基于聚氨酯的阻燃型母粒的制备工艺：具体包括以下步骤：
第一步、将组分量的原料热塑性聚氨酯、插层阻燃剂、炭黑颜料、抗氧剂、分散剂分别加热后，加入到高速混合器中进行混合均匀，备用；
第二步、将第一步混合后的原料投入到螺杆挤出机中，经熔融挤出后，经剪切造粒，即得到阻燃型母粒；螺杆挤出机的温度为190-240℃，螺杆挤出机的转速为180r/min。
实施例5
本发明为一种基于聚氨酯的阻燃型母粒,包括以下重量份的原料：150g热塑性聚氨酯、13g插层阻燃剂、16g炭黑颜料、4g抗氧剂、4g分散剂；
所述的热塑性聚氨酯为聚酯型热塑性聚氨酯；
所述的抗氧剂为抗氧剂1076；
所述的分散剂为硬脂酸锌；
一种基于聚氨酯的阻燃型母粒的制备工艺：具体包括以下步骤：
第一步、将组分量的原料热塑性聚氨酯、插层阻燃剂、炭黑颜料、抗氧剂、分散剂分别加热后，加入到高速混合器中进行混合均匀，备用；
第二步、将第一步混合后的原料投入到螺杆挤出机中，经熔融挤出后，经剪切造粒，即得到阻燃型母粒；螺杆挤出机的温度为190-240℃，螺杆挤出机的转速为170r/min。
对比例1
不添加插层阻燃剂，其与同实施例5。
对比例2
将插层阻燃剂替换为阻燃中间体Q1；
本发明为一种基于聚氨酯的阻燃型母粒,包括以下重量份的原料：150g热塑性聚氨酯、1.5g阻燃中间体Q1、16g炭黑颜料、4g抗氧剂、4g分散剂；
所述的热塑性聚氨酯为聚酯型热塑性聚氨酯；
所述的抗氧剂为抗氧剂1076；
所述的分散剂为硬脂酸锌；
一种基于聚氨酯的阻燃型母粒的制备工艺：具体包括以下步骤：
第一步、将组分量的原料热塑性聚氨酯、阻燃中间体Q1、炭黑颜料、抗氧剂、分散剂分别加热后，加入到高速混合器中进行混合均匀，备用；
第二步、将第一步混合后的原料投入到螺杆挤出机中，经熔融挤出后，经剪切造粒，即得到阻燃型母粒；螺杆挤出机的温度为190-240℃，螺杆挤出机的转速为170r/min。
对比例3
将插层阻燃剂替换为多元阻燃剂Q；
本发明为一种基于聚氨酯的阻燃型母粒,包括以下重量份的原料：150g热塑性聚氨酯、1.5g多元阻燃剂Q、16g炭黑颜料、4g抗氧剂、4g分散剂；
所述的热塑性聚氨酯为聚酯型热塑性聚氨酯；
所述的抗氧剂为抗氧剂1076；
所述的分散剂为硬脂酸锌；
一种基于聚氨酯的阻燃型母粒的制备工艺：具体包括以下步骤：
第一步、将组分量的原料热塑性聚氨酯、多元阻燃剂Q、炭黑颜料、抗氧剂、分散剂分别加热后，加入到高速混合器中进行混合均匀，备用；
第二步、将第一步混合后的原料投入到螺杆挤出机中，经熔融挤出后，经剪切造粒，即得到阻燃型母粒；螺杆挤出机的温度为190-240℃，螺杆挤出机的转速为170r/min。
对制备的母粒进行性能测试
极限氧指数-参考标准GB 2406-80；
垂直燃烧等级-参考标准GB/T2408—1996；
表一、母粒的阻燃性测试结果
Figure BDA0002531119830000091
由表一可知，本发明制备的阻燃型母粒具有较高的极限氧指数，优良的阻燃型，且不易析出阻燃剂，耐水洗性强，可持久的维持母粒的阻燃性能。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于聚氨酯的阻燃型母粒，其特征在于：包括以下重量份的原料：120-150份热塑性聚氨酯、10-13份插层阻燃剂、15-20份炭黑颜料、2-5份抗氧剂、2-5份分散剂。
2.根据权利要求1所述的一种基于聚氨酯的阻燃型母粒，其特征在于：所述的插层阻燃剂的制备方法为：
S1、高岭土的活化
将100g高岭土加入到球磨机中研磨粉碎，将粉碎后的高岭土转移至搅拌机中，加水调制成质量浓度为30-35％的高岭土悬浮液，加入15-20％的硝酸溶液调节悬浮液的pH为3.0-3.5，继续搅拌40-60min，过滤，水洗，干燥后放入马弗炉中，焙烧，粉碎后，即得到活化的高岭土，将其配置成质量浓度为10-15％的悬浮水溶液，备用；
S2、多元阻燃剂的制备
S21、在连接有搅拌器、温度计和冷凝管的反应瓶中依次加入0.31-0.33mol5-氯-1-戊烯硼酸、0.1mol三聚氰胺、催化剂和500-700ml溶剂无水乙醇，通入氮气10-15min，置换掉反应瓶中的空气，边搅拌边升温至80-85℃，搅拌反应8-10h，反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，经柱层析分离纯化，即得到阻燃中间体Q1；
S22、在反应瓶中加入35-40mmol 9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、步骤S21制备的10mmol阻燃中间体Q1和150-200ml溶剂DMF，通入氮气10-15min置换掉反应瓶中的空气，升温至120-140℃后，保温搅拌反应4-5h，反应结束后，自然冷却到室温，旋转蒸发除去溶剂，采用无水乙醚洗涤，真空干燥后，即得到式Q结构的多元阻燃剂；
S3、称取步骤S2制备的10g多元阻燃剂Q置于200ml无水乙醇中，加热至65-70℃，搅拌使其溶解完全，保温；取800-1000ml步骤S1制备的质量分数为10-15％的悬浮水溶液加热至65-70℃，边搅拌边将多元阻燃剂醇溶液加入到上述热的高岭土悬浮液中，在40-50min内加入完毕，接着升温至85-90℃，继续搅拌2-3h，自然冷却到室温，静置2-3h，过滤，水洗干燥后，即得到插层阻燃剂。
3.根据权利要求1所述的一种基于聚氨酯的阻燃型母粒，其特征在于：步骤S1中，焙烧温度为500-700℃，焙烧时间为3-4h。
4.根据权利要求1所述的一种基于聚氨酯的阻燃型母粒，其特征在于：步骤S21中，所述的催化剂为碳酸铯与碘化钾的混合物，所述的碳酸铯与碘化钾的质量比为3:1；催化剂的加入量为4-5g。
5.根据权利要求1所述的一种基于聚氨酯的阻燃型母粒，其特征在于：步骤S21中，柱层析所用层析液为石油醚：乙酸乙酯＝10:1-1.5。
6.根据权利要求1所述的一种基于聚氨酯的阻燃型母粒，其特征在于：所述的热塑性聚氨酯为聚醚型热塑性聚氨酯或聚酯型热塑性聚氨酯。
7.根据权利要求1所述的一种基于聚氨酯的阻燃型母粒，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂1076。
8.根据权利要求1所述的一种基于聚氨酯的阻燃型母粒，其特征在于：所述的分散剂为硬质酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸锌中的一种。
9.一种根据权利要求1所述的基于聚氨酯的阻燃型母粒的制备工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：
第一步、将组分量的原料热塑性聚氨酯、插层阻燃剂、炭黑颜料、抗氧剂、分散剂分别加热后，加入到高速混合器中进行混合均匀，备用；
第二步、将第一步混合后的原料投入到螺杆挤出机中，经熔融挤出后，经剪切造粒，即得到阻燃型母粒；螺杆挤出机的温度为190-240℃，螺杆挤出机的转速为160-180r/min。
CN202010518739.7A 2020-06-09 2020-06-09 一种基于聚氨酯的阻燃型母粒及其制备工艺 Withdrawn CN111574825A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010518739.7A CN111574825A (zh) 2020-06-09 2020-06-09 一种基于聚氨酯的阻燃型母粒及其制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010518739.7A CN111574825A (zh) 2020-06-09 2020-06-09 一种基于聚氨酯的阻燃型母粒及其制备工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111574825A true CN111574825A (zh) 2020-08-25

Family

ID=72114543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010518739.7A Withdrawn CN111574825A (zh) 2020-06-09 2020-06-09 一种基于聚氨酯的阻燃型母粒及其制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111574825A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113999547A (zh) * 2021-11-20 2022-02-01 广东九彩新材料有限公司 一种高含量炭黑母粒的制备方法
CN114790276A (zh) * 2022-05-25 2022-07-26 浙江禾欣科技有限公司 一种反应可控的无溶剂聚氨酯树脂、制备方法及其使用方法
CN116535830A (zh) * 2023-05-29 2023-08-04 深圳市高科塑化有限公司 一种低熔点易塑型工程材料及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113999547A (zh) * 2021-11-20 2022-02-01 广东九彩新材料有限公司 一种高含量炭黑母粒的制备方法
CN114790276A (zh) * 2022-05-25 2022-07-26 浙江禾欣科技有限公司 一种反应可控的无溶剂聚氨酯树脂、制备方法及其使用方法
CN114790276B (zh) * 2022-05-25 2023-10-17 浙江禾欣科技有限公司 一种反应可控的无溶剂聚氨酯树脂、制备方法及其使用方法
CN116535830A (zh) * 2023-05-29 2023-08-04 深圳市高科塑化有限公司 一种低熔点易塑型工程材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111574825A (zh) 一种基于聚氨酯的阻燃型母粒及其制备工艺
CN103524946B (zh) 一种耐高温的热塑性聚氯乙烯电缆料及其制备方法
CN102153820B (zh) 一种阻燃苯乙烯聚合物复合材料的制备方法
CN106633189B (zh) 一种高效耐水性膨胀阻燃剂及其在聚丙烯中的应用
CN101280097A (zh) 纳米阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯工程塑料及其制备方法
CN101353458A (zh) 一种无卤膨胀型阻燃聚丙烯组合物及其制备方法
CN110079021B (zh) 一种用于波纹管的耐高温老化阻燃聚丙烯材料及其制备方法
CN110172178A (zh) 一种阻燃型聚烯烃高分子复合材料及其制备方法
CN105602246A (zh) 一种尼龙66用锑系复配阻燃母粒及其制备方法
CN108410092A (zh) 一种聚氯乙烯用增塑剂的制备方法
CN109942890B (zh) 一种具有抑烟功能的石墨烯基抗静电剂及其制备方法
CN103694549A (zh) 耐低温耐油无卤阻燃交联电缆护套料及其制备方法
CN110092983B (zh) 协效无卤阻燃剂及其应用和epdm/pp热塑性弹性体及其制备方法和应用
CN109438977A (zh) 一种锡酸盐阻燃尼龙及其制备方法
CN112300564B (zh) 一种耐热阻燃塑料及其制备方法
CN109280299A (zh) 低烟低卤pvc粒料及其制备方法
CN107501741A (zh) 一种阻燃耐老化tpo防水卷材及其制备工艺
CN111925645A (zh) 一种无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法
CN114163709B (zh) 一种共挤无卤高阻燃塑木地板的生产工艺
CN113956294B (zh) 聚甲醛专用阻燃剂及其制备方法
CN113789042B (zh) 一种阻燃环保pc-abs复合塑料母粒及其制备方法
CN113248874B (zh) 一种改性tpee电缆料及其制备方法
CN107141576A (zh) 无卤阻燃剂的制备及其在eva发泡材料中的应用
CN110483941B (zh) 低烟环保5va级阻燃abs材料及其制备方法
CN110903546B (zh) 一种阻燃型高分子材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20200825