一種用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫的復(fù)合阻燃劑的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫的復(fù)合阻燃劑，按質(zhì)量百分比由75%～83.5%的無(wú)機(jī)組合物和25%～16.5%的有機(jī)磷酸酯組成，無(wú)機(jī)組合物按質(zhì)量分?jǐn)?shù)由40%～70%聚磷酸銨，5%～35%石墨，25%～55%膨潤(rùn)土組成；有機(jī)磷酸酯選自甲基磷酸二甲酯和乙基磷酸二乙酯，聚磷酸銨的粒徑為300～1000目，可膨脹石墨的粒徑為50～400目，膨潤(rùn)土的粒徑為300～600目。本發(fā)明的復(fù)合阻燃劑以無(wú)機(jī)組分為主，無(wú)機(jī)成份占復(fù)合阻燃劑總重的75%～83.5%；成本低，確保制備的聚氨酯泡沫材料具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)且無(wú)毒無(wú)污染。在保持較低密度的前提下，使材料仍保持良好的力學(xué)性能和隔熱性能，并表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于硬質(zhì)聚氨酯泡沬的復(fù)合阻燃劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫，以無(wú)機(jī)材料為主的固、液復(fù)合無(wú)鹵阻燃體系，屬于聚氨酯改性技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]硬質(zhì)聚氨酯泡沫屬于高度交聯(lián)、低密度閉孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)泡沫體。閉孔率大于90%，封存在泡孔內(nèi)的氣體具有極低的熱導(dǎo)率。因此，硬質(zhì)聚氨酯泡沫是目前建筑保溫材料中絕熱性能中最好的品種。
[0003]未經(jīng)阻燃處理或改性的聚氨酯屬于易燃物，其氧指數(shù)約17%，而且發(fā)泡后可燃性還會(huì)進(jìn)一步增大，所以作為建筑保溫材料的硬質(zhì)聚氨酯必須進(jìn)行阻燃處理。目前阻燃性能最優(yōu)的阻燃劑是鹵系，尤其是溴系阻燃劑，但鹵系阻燃劑因?yàn)槠鋵?duì)環(huán)境的不良影響而愈來(lái)愈受到限制。于是人們又開(kāi)發(fā)多種固、液態(tài)的阻燃劑，包括聚磷酸銨、氫氧化鋁等無(wú)機(jī)阻燃劑，以及多種有機(jī)磷酸酯類(lèi)液態(tài)阻燃劑，通常認(rèn)為含氮、磷元素的阻燃劑是阻燃效果較好，且環(huán)境友好的阻燃劑。另外，受熱可膨脹材料，如可膨脹石墨在燃燒過(guò)程中可有效阻止火焰的進(jìn)一步傳熱，同時(shí)起到隔熱和隔絕氧氣的作用，對(duì)阻燃也十分有益。所以，無(wú)鹵，含磷、氮元素及可膨脹型阻燃劑代表了阻燃處理的發(fā)展方向。
[0004]事實(shí)上，很多技術(shù)都將可膨脹石墨、膨潤(rùn)土(其主要成份為蒙脫石，在很多技術(shù)文獻(xiàn)中，膨潤(rùn)土、蒙脫土及粘土通常指同一種物質(zhì))及聚磷酸銨、有機(jī)磷酸酯用于對(duì)聚氨酯進(jìn)行阻燃處理。
[0005]例如專(zhuān)利CN1724577A采用可膨脹石墨改性聚氨酯，制備了高密度聚氨酯泡沫(密度為 400 ~600kg/m3) ；Bian 等(Bian X C，et al.Journal of Applied PolymerScience, 2007, 104:3347-3355)也采用可膨脹石墨制備密度為510kg/m3的聚氨酯泡沫；ShiL 等(Shi L, et al.Polymer International, 2006，55:862-871)則研究了不同粒徑的可膨脹石墨對(duì)硬質(zhì)聚氨酯泡沫的阻燃性能的影響。
[0006]而專(zhuān)利CN1740231A公開(kāi)了納米蒙脫土對(duì)聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料的改性；專(zhuān)利CN101307129A公開(kāi)了一種聚氨酯/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法；專(zhuān)利CN102604161A公開(kāi)了一種采用蓖麻油酸鈉鹽有機(jī)改性的鈉基蒙脫土制備的硬質(zhì)聚氨酯泡沫；葉美玲等(葉美玲等，高分子材料科學(xué)與工程，2013，29 (I):140-143)以有機(jī)蒙脫土為原料制備了聚醚-有機(jī)蒙脫土納米硬質(zhì)聚氨酯泡沫，并考察了泡沫的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。Harikrishnan 等(Harikrishnan G, et al.1ndustrial and Engineering ChemistryResearch, 2006，45:7126-7134)則采用未修飾和有機(jī)修飾的粘土制備了硬質(zhì)和軟質(zhì)聚氨酯泡沫，研究了粘土含量對(duì)泡沫開(kāi)孔率、尺寸穩(wěn)定性的影響。而Tomy等(Tomy W，etal.Journal of Macromolecular Science Part B:Physics, 2005，44:897-908)控制納米粘土含量為1%左右制備了聚氨酯泡沫材料，考察了泡孔孔徑的變化情況。Xu等(Xu Z B, etal.Journal of Applied Polymer Science, 2007，106:439-447)不添加任何物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑，直接將粘土添加入泡沫基體中，以粘土為發(fā)泡劑，制備了粘土改性聚氨酯泡沫，該研究中粘土的用量約為4%。
[0007]綜上所述，盡管?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者有很多進(jìn)行石墨或膨潤(rùn)土(蒙脫土、粘土)對(duì)聚氨酯硬質(zhì)泡沫進(jìn)行改性的研究，但基本上都具有如下特點(diǎn):使用的膨潤(rùn)土多為納米級(jí)膨潤(rùn)土，其用量較低，多數(shù)為2%以下，少數(shù)研究中無(wú)機(jī)材料用量可達(dá)4% ;采用無(wú)機(jī)材料對(duì)聚氨酯改性的主要目的在于提高材料的力學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種安全的、低成本的、無(wú)機(jī)組合物含量高的用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫的復(fù)合阻燃劑。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下:
[0010]一種用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫的復(fù)合阻燃劑，其特征是按質(zhì)量百分比由75%~83.5%的無(wú)機(jī)組合物和25%~16.5%的有機(jī)磷酸酯組成，所述無(wú)機(jī)組合物按質(zhì)量分?jǐn)?shù)由40%~70%聚磷酸銨，5%~35%石墨，25%~55%膨潤(rùn)土組成；所述有機(jī)磷酸酯選自甲基磷酸二甲酯和乙基磷酸二乙酯，所述聚磷酸銨的粒徑為300~1000目，所述可膨脹石墨的粒徑為50~400目，所述膨潤(rùn)土的粒徑為300~600目。
[0011]所述無(wú)機(jī)組合物的質(zhì)量百分比為75%，所述有機(jī)磷酸酯的的質(zhì)量百分比為25%。
[0012]所述無(wú)機(jī)組合物按質(zhì)量分?jǐn)?shù)由40%聚磷酸銨，10%石墨，50%膨潤(rùn)土組成。
[0013]所述有機(jī)磷酸酯為甲基磷酸二甲酯。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0015]本發(fā)明的一種用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫的復(fù)合阻燃劑以無(wú)機(jī)組分為主，無(wú)機(jī)成份占復(fù)合阻燃劑總重的75%~83.5% ;無(wú)機(jī)填料膨潤(rùn)土為價(jià)格低廉的普通膨潤(rùn)土，即非納米級(jí)膨潤(rùn)土，也非有機(jī)改性膨潤(rùn)土，其粒徑約300~600目(約23~50微米)，且其用量較大，成本低，確保制備的聚氨酯泡沫材料具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)且無(wú)毒無(wú)污染。采用本發(fā)明的復(fù)合阻燃劑制備的硬質(zhì)聚氨酯泡沫，在保持較低密度的前提下，使材料仍保持良好的力學(xué)性能和隔熱性能，并表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性能。采用本發(fā)明的復(fù)合阻燃劑制備的硬質(zhì)聚氨酯泡沫的基本性能為:泡沫密度為40~65kg.π3，壓縮強(qiáng)度高于0.2MPa，氧指數(shù)達(dá)到30%以上，導(dǎo)熱系數(shù)低于 0.030W.Hr1.K'
【具體實(shí)施方式】
[0016]通過(guò)下面實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更進(jìn)一步了解本發(fā)明，但應(yīng)該說(shuō)明的是，本發(fā)明的實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明作任何限制。
[0017]實(shí)施例1~7 —種用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫的復(fù)合阻燃劑配制
[0018]表1中聚磷酸銨粒徑為500目(約28微米)，可膨脹石墨的粒徑為80目(180微米)，膨潤(rùn)土粒徑為300目(約50微米)。按照表1所列配比將聚磷酸銨、可膨脹石墨、膨潤(rùn)土及有機(jī)磷酸酸酯混合在一起，即得到本發(fā)明復(fù)合阻燃劑。
[0019]表1實(shí)施例1~實(shí)施例7的一種用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫的復(fù)合阻燃劑的物料配方表
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫的復(fù)合阻燃劑，其特征是按質(zhì)量百分比由75%~83.5%的無(wú)機(jī)組合物和25%~16.5%的有機(jī)磷酸酯組成，所述無(wú)機(jī)組合物按質(zhì)量分?jǐn)?shù)由40%~70%聚磷酸銨，5%~35%石墨，25%~55%膨潤(rùn)土組成；所述有機(jī)磷酸酯選自甲基磷酸二甲酯和乙基磷酸二乙酯，所述聚磷酸銨的粒徑為300~1000目，所述可膨脹石墨的粒徑為50~400目，所述膨潤(rùn)土的粒徑為300~600目。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫的復(fù)合阻燃劑，其特征是所述無(wú)機(jī)組合物的質(zhì)量百分比為75%，所述有機(jī)磷酸酯的的質(zhì)量百分比為25%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫的復(fù)合阻燃劑，其特征是所述無(wú)機(jī)組合物按質(zhì)量分?jǐn)?shù)由40%聚磷酸銨，10%石墨，50%膨潤(rùn)土組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫的復(fù)合阻燃劑，其特征是所述有機(jī)磷酸酯為甲基磷酸二甲酯。`
【文檔編號(hào)】C08L75/04GK103554893SQ201310496565
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】袁才登, 王健, 曾海喚, 董志剛, 段亞沖 申請(qǐng)人:天津大學(xué), 天津金戈科技發(fā)展有限責(zé)任公司