一種核-殼協(xié)同阻燃的聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨及其在硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種核-殼協(xié)同阻燃的聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨及其在硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中的應(yīng)用，組成為：聚醚和/或聚酯多元醇，發(fā)泡劑，泡沫穩(wěn)定劑，催化劑，有機(jī)磷系阻燃劑，無(wú)鹵膨脹型阻燃劑，有機(jī)改性納米無(wú)機(jī)填料，核-殼協(xié)同阻燃的聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨；多異氰酸酯化合物，異氰酸酯指數(shù)；所述多異氰酸酯化合物是具有兩個(gè)或多個(gè)異氰酸酯基的多異氰酸酯化合物，所述核-殼協(xié)同阻燃的聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨，是以可膨脹石墨微粒為囊芯，以環(huán)糊精或環(huán)糊精/改性樹(shù)脂與甲苯二異氰酸酯交聯(lián)形成的聚氨酯作為囊殼?？膳蛎浭⒛z囊可有效提高材料的初始分解溫度和熱穩(wěn)定性以及阻燃效果，燃燒時(shí)熱釋放速率和總熱釋放量顯著降低。
【專利說(shuō)明】一種核-殼協(xié)同阻燃的聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨及其在

硬質(zhì)聚氨酯泡沬塑料中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明屬于阻燃聚氨酯泡沫【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種核-殼協(xié)同阻燃的聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨及其在硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】[0002]硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料具有密度小、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、粘接性強(qiáng)、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，可作為保溫隔熱材料和結(jié)構(gòu)承重材料，廣泛應(yīng)用于建筑、交通運(yùn)輸、冰箱、冰柜、石油化工管道、航空軍用等領(lǐng)域。然而由于泡沫本身比表面積大、密度低和熱導(dǎo)率低，未經(jīng)阻燃處理的硬質(zhì)聚氨酯的氧指數(shù)低于19%，屬于易燃材料，并在燃燒過(guò)程中放出HCN、CO等有毒氣體，在火災(zāi)中常常給人們的生命和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的危害，影響了硬質(zhì)聚氨酯泡沫板材的使用。目前對(duì)硬質(zhì)聚氨酯泡沫的阻燃主要有兩種方法:添加型和反應(yīng)型阻燃法。盡管反應(yīng)型阻燃方式具有阻燃性能持久性好、對(duì)制品物理機(jī)械性能影響較小等優(yōu)點(diǎn)，但在多元醇或異氰酸酯中引入阻燃元素的合成工藝比較復(fù)雜，成本較高，工業(yè)化難度較大。近些年來(lái)，隨著環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，使用含鹵阻燃劑會(huì)導(dǎo)致泡沫塑料燃燒時(shí)產(chǎn)生大量有毒煙氣，因而采用無(wú)鹵阻燃劑是聚氨酯阻燃技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。膨脹型阻燃劑由于其獨(dú)特的阻燃機(jī)理和無(wú)鹵、低煙、低毒等特性，添加膨脹型阻燃劑已成為阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫領(lǐng)域最為活躍的研究熱點(diǎn)之一。同時(shí)對(duì)于硬質(zhì)聚氨酯泡沫的阻燃，具體要求不僅從自熄型向難燃型轉(zhuǎn)變，同時(shí)要求抑煙化和無(wú)毒氣體化。[0003]可膨脹石墨(EG)是由天然鱗片石墨經(jīng)化學(xué)氧化法或電化學(xué)氧化法處理后得到的一種石墨層間化合物。EG受熱膨脹后生成的膨脹石墨能夠覆蓋基體表面，保護(hù)基體，隔離熱量和質(zhì)量傳遞，降低熱降解速率，達(dá)到隔絕火源、延遲或中斷火蔓延的作用?？膳蛎浭谙率鰧＠暾?qǐng) CN1724577A、CN2003611A、CN1495213A、CN1756794A、CN1343226A、CN1212971A.CN101088425中均有涉及。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，可膨脹石墨在硬質(zhì)聚氨酯泡沫中的阻燃效果與其粒徑有密切的關(guān)系，粒徑較大，阻燃效果較好，但是卻導(dǎo)致泡沫的力學(xué)性能下降和導(dǎo)熱系數(shù)的增加；可膨脹石墨的粒徑較小時(shí)，雖然對(duì)泡沫的力學(xué)性能和導(dǎo)熱系數(shù)的影響減小，但是其阻燃效果也顯著降低。此外，可膨脹石墨的加入，不可避免的造成了聚氨酯硬泡泡孔結(jié)構(gòu)的破壞，使得所制得的制品普遍存在導(dǎo)熱系數(shù)增高的問(wèn)題。而導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它材料是聚氨酯硬泡產(chǎn)品在保溫領(lǐng)域應(yīng)用的基礎(chǔ)。怎樣制得擁有優(yōu)良的阻燃性能，特別是降低煙密度、提高水平垂直燃燒性能的同時(shí)保持低導(dǎo)熱系數(shù)的產(chǎn)品，是一個(gè)關(guān)鍵。微膠囊化阻燃劑具有獨(dú)特的核-殼結(jié)構(gòu)，制備方法多樣化、殼層材料選材廣泛、粒徑和形狀可以調(diào)節(jié)微膠囊化技術(shù)可以解決可膨脹石墨添加量大、與高分子基體相容性差等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的之一是針對(duì)現(xiàn)有鹵系阻燃劑燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生刺激性煙霧和腐蝕性氣體，對(duì)人體、設(shè)備和環(huán)境產(chǎn)生危害。本發(fā)明提供了一種核-殼協(xié)同阻燃的聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨及其在硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中的應(yīng)用，該微膠囊化可膨脹石墨具有更好的膨脹體積和阻燃效果，可以實(shí)現(xiàn)核-殼協(xié)同阻燃。所得無(wú)鹵阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料可有效降低其燃燒時(shí)熱釋放速率和總熱釋放量，降低其產(chǎn)煙量及煙氣毒性，同時(shí)降低或消除因阻燃劑的添加對(duì)泡沫力學(xué)性能的不利影響，可滿足消防安全和工程應(yīng)用的要求。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，組成以質(zhì)量份計(jì)為:
[0006]聚醚和/或聚酯多元醇30~40，
[0007]發(fā)泡劑20~30，
[0008]泡沫穩(wěn)定劑0.5~2，
[0009]催化劑0.5~2，[0010]有機(jī)磷系阻燃劑0.5~10，
[0011]無(wú)鹵膨脹型阻燃劑0.5~10，
[0012]有機(jī)改性納米無(wú)機(jī)填料0.5~5，
[0013]核-殼協(xié)同阻燃的聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨0.5~20 ;
[0014]多異氰酸酯化合物35~45,
[0015]異氰酸酯指數(shù)1.00~1.10 ;
[0016]所述多異氰酸酯化合物是具有兩個(gè)或多個(gè)異氰酸酯基的多異氰酸酯化合物，
[0017]所述核-殼協(xié)同阻燃的聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨，是以可膨脹石墨微粒為囊芯，以環(huán)糊精或環(huán)糊精/改性樹(shù)脂與甲苯二異氰酸酯交聯(lián)形成的聚氨酯作為囊殼，通過(guò)下述步驟制備得到:
[0018](I)將2~10質(zhì)量份的環(huán)糊精或環(huán)糊精/改性樹(shù)脂加入到溶劑二甲亞砜中，攪拌升溫至環(huán)糊精或環(huán)糊精/改性樹(shù)脂完全溶解；
[0019](2)向上述溶液中加入20~50質(zhì)量份的可膨脹石墨微粒和0.1~10質(zhì)量份的表面活性劑0P-10，再加入0.1~5質(zhì)量份的催化劑二月桂酸二丁基錫和2~10質(zhì)量份的交聯(lián)劑甲苯二異氰酸酯，以1，4- 二氧六環(huán)為溶劑，在60~80°C下攪拌反應(yīng)8~24h，然后降
至室溫，過(guò)濾，將過(guò)濾得到的濾餅干燥，得到核-殼協(xié)同阻燃的聚氨酯微膠囊化的可膨脹石
m
O
[0020]所述聚醚多元醇和/或聚酯多元醇為兩官能度以上的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇，羥值為 250-800mg KOH/g。
[0021]所述多異氰酸酯化合物是選自芳香族多異氰酸酯、脂肪族多異氰酸酯或脂環(huán)族多異氰酸酯或通過(guò)改性多異氰酸酯化合物而得到的改性異氰酸酯中的一種或多種。
[0022]所述的發(fā)泡劑為141b、戊烷、環(huán)戊烷或異戊烷中的一種或多種；所述泡沫穩(wěn)定劑為硅油。
[0023]所述催化劑為叔胺化合物和/或有機(jī)錫化合物。
[0024]所述有機(jī)磷系阻燃劑包括(R0)3P0、RP(O) (OR)2或R2P(O) (OR)，其中R為烷基、芳
基、烯基、氣基、環(huán)氧基、硫基或服基中的任一種。
[0025]所述無(wú)鹵膨脹型阻燃劑包括聚磷酸銨、三聚氰胺、氰尿酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、硼酸三聚氰胺、正磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺、雙氰胺、胍、磷酸胍、磷酸脲、磷腈、磷酸鋅、三嗪類(lèi)大分子成炭劑、季戊四醇、雙季戊四醇、淀粉、或環(huán)糊精中的任一種。[0026]所述有機(jī)改性納米無(wú)機(jī)填料選自鐵基蒙脫土、鎳基蒙脫土、人工合成云母、層狀過(guò)渡金屬磷酸鹽或?qū)訝铍p氫氧化物。
[0027]—種所述的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制備方法，包括以下步驟:將聚醚多元醇和/或聚酯多元醇，核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨，有機(jī)磷系阻燃劑，無(wú)鹵膨脹型阻燃劑，有機(jī)改性納米無(wú)機(jī)填料，發(fā)泡劑，泡沫穩(wěn)定劑，催化劑混合后，以最大轉(zhuǎn)速攪拌均勻后，再與多異氰酸酯化合物高速攪拌均勻后，迅速倒入提前預(yù)熱的硬泡模具中進(jìn)行密閉發(fā)泡，得到核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。
[0028]有益效果:
[0029]本發(fā)明以可膨脹石墨微粒為囊芯，以環(huán)糊精或環(huán)糊精/改性樹(shù)脂與甲苯二異氰酸酯通過(guò)原位聚合法在惰性溶劑中交聯(lián)形成的聚氨酯作為囊殼，制備聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨。環(huán)糊精作為淀粉類(lèi)生物質(zhì)衍生物，由于其分子結(jié)構(gòu)之中含有大量的羥基，可以被用作膨脹型阻燃劑中的炭源。此外，富含碳的微膠囊聚氨酯殼層不但可以提高可膨脹石墨微粒的初始分解溫度和熱穩(wěn)定性，同時(shí)可以阻止可膨脹石墨中CO2和SO2從鱗片狀石墨的邊緣快速溢出，從而提高可膨脹石墨微粒的膨脹體積和阻燃效果，實(shí)現(xiàn)核-殼協(xié)同阻燃。
[0030]本發(fā)明以核-殼協(xié)同阻燃的微膠囊化可膨脹石墨基礎(chǔ)，同時(shí)添加有機(jī)磷系阻燃齊?、無(wú)鹵膨脹型阻燃劑及有機(jī)改性納米無(wú)機(jī)填料，作為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的阻燃劑協(xié)效劑和增韌劑，利用微膠囊化可膨脹石墨遇熱產(chǎn)生的體積膨脹，同時(shí)有機(jī)磷系阻燃劑、無(wú)鹵膨脹型阻燃劑和有機(jī)改性納米填料的添加均有助于成炭，從而在高溫燃燒的聚氨酯表面形成緊密的、粘接的、較厚的炭層，隔絕了聚氨酯基體和外界氧氣的接觸，提高了泡沫阻燃性能。當(dāng)阻燃劑的添加量為30%時(shí)，氧指數(shù)達(dá)到40%，比純硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的氧指數(shù)提高了近一倍。此外，微膠囊化可膨脹石墨、無(wú)鹵膨脹型阻燃劑，特別是有機(jī)改性納米無(wú)機(jī)填料的添加，有助于減少聚氨酯泡沫燃燒 時(shí)的產(chǎn)煙量及煙氣毒性。
[0031]本發(fā)明針對(duì)可膨脹石墨的直接添加，造成聚氨酯泡沫泡孔結(jié)構(gòu)的破壞和泡孔粒徑的增加，從而導(dǎo)致泡沫力學(xué)性能的嚴(yán)重下降和導(dǎo)熱系數(shù)的顯著增加的缺陷，本發(fā)明采用核-殼協(xié)同阻燃的微膠囊化可膨脹石墨、有機(jī)磷系阻燃劑、無(wú)鹵膨脹型阻燃劑及有機(jī)改性納米無(wú)機(jī)填料作為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的阻燃劑。一方面，聚氨酯微膠囊殼層增加了阻燃劑與泡沫基體的粘接性，提高了阻燃劑與泡沫的相容性及其在泡沫中的分散穩(wěn)定性，當(dāng)復(fù)合材料受到外力作用時(shí)，應(yīng)力能很好地傳遞。另一方面，無(wú)鹵膨脹型阻燃劑和有機(jī)改性納米無(wú)機(jī)填料的增加，也有利于泡沫力學(xué)性能的提高，但是對(duì)泡沫導(dǎo)熱系數(shù)的影響卻較小。總之，上述阻燃劑的添加在提高硬質(zhì)聚氨酯泡沫阻燃性能的同時(shí)，使泡沫的力學(xué)性能有所增加，卻不會(huì)導(dǎo)致泡沫導(dǎo)熱系數(shù)顯著增加。
【具體實(shí)施方式】:
[0032]下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案，但是本發(fā)明所列出的實(shí)施例，還應(yīng)包括在本發(fā)明所要求的權(quán)利范圍內(nèi)其它任何公知的改變。
[0033]一種核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，以質(zhì)量份計(jì)組成為:
[0034]聚醚和/或聚酯多元醇30~40%，[0035]發(fā)泡劑20~30%,
[0036]泡沫穩(wěn)定劑0.5~2%，
[0037]催化劑0.5~2%，
[0038]有機(jī)磷系阻燃劑0.5~10%，
[0039]無(wú)鹵膨脹型阻燃劑0.5~10%，
[0040]有機(jī)改性納米無(wú)機(jī)填料0.5~5%,
[0041]多異氰酸酯化合物35~45%，
[0042]異氰酸酯指數(shù)1.00~1.10 ;
[0043]本發(fā)明的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，所述多元醇成分包括兩官能度以上的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇，羥值為250-800mg KOH/g ；所述泡沫穩(wěn)定劑為硅油。其中聚醚多元醇可以為4110，403或635中的一種或幾種混合物；聚酯多元醇可以為芳香聚酯多元醇、苯酐聚酯多元醇、松香聚酯多元醇或蓖麻油聚酯多元醇中的一種或幾種的混合物。所述多異氰酸酯化合物是具有兩個(gè)或多個(gè)異氰酸酯基的多異氰酸酯化合物，選自芳香族多異氰酸酯、脂肪族多異氰酸酯或脂環(huán)族多異氰酸酯、兩種或多種多異氰酸酯的混合物或通過(guò)改性多異氰酸酯化合物而得到的改性異氰酸酯。
[0044]本發(fā)明的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述的發(fā)泡劑為141b、戊烷、環(huán)戊烷或異戊烷中的一種或多種。
[0045]本發(fā)明的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述催化劑為有機(jī)錫化合物和/或叔胺化合物，選自二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、N，N- 二甲基環(huán)己胺、四甲基乙二胺、四甲基丙二胺、四甲基丁二銨、五甲基二乙烯三胺、三乙醇胺或三乙烯二胺中的一種或多種。
[0046]本發(fā)明的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述有機(jī)磷系阻燃劑包括(R0)3P0、RP(0) (OR)2或R2P(O) (OR)，其中R為烷基、芳基、烯基、氨基、環(huán)氧基、硫基或脲基，O為氧，P為磷；比如可以選用甲基膦酸二甲酯(DMMP)、乙基膦酸二乙酯(DEEP)、磷酸三乙酯(TEP)、磷酸三丁酯(TBP)、磷酸三苯酯(TPP)和磷酸三苯甲酯(TCP)或磷酸三異丙基苯酯(IPPP)等。
[0047]本發(fā)明的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述無(wú)齒膨脹型阻燃劑包括聚磷酸銨、三聚氰胺、氰尿酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、硼酸三聚氰胺、正磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺、雙氰胺、胍、磷酸胍、磷酸脲、磷腈、磷酸鋅、三嗪類(lèi)大分子成炭劑(TBM)、季戊四醇、雙季戊四醇、淀粉、或環(huán)糊精中的任一種。
[0048]本發(fā)明的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述有機(jī)改性納米無(wú)機(jī)填料選自鐵基蒙脫土、鎳基蒙脫土、人工合成云母、層狀過(guò)渡金屬磷酸鹽或?qū)訝铍p氫氧化物，其中層狀過(guò)渡金屬磷酸鹽包括:α -磷酸鈦、磷酸鋯、磷酸鋁、磷酸釩、磷酸錫或磷酸鈷；層狀雙氫氧化物包括:鎂鋁雙氫氧化物、鈣鋁雙氫氧化物、鐵鋁雙氫氧化物、鈷鋁雙氫氧化物、鎳鋁雙氫氧化物、銅鋁雙氫氧化物、鋅鋁雙氫氧化物、鎂鐵雙氫氧化物、鋅鐵雙氫氧化物、鈷鐵雙氫氧化物或鎳鐵雙氫氧化物。
[0049]本發(fā)明的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述核-殼協(xié)同阻燃的聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨，是以可膨脹石墨微粒為囊芯，以環(huán)糊精或環(huán)糊精/改性樹(shù)脂與異氰酸酯交聯(lián)形成的聚氨酯作為囊殼，通過(guò)下述步驟制備得到:
[0050](1)將2~10質(zhì)量份的環(huán)糊精或環(huán)糊精/改性樹(shù)脂加入到10~50質(zhì)量份的溶劑二甲亞砜(DMSO)中，對(duì)其進(jìn)行攪拌升溫，使所述溶劑中的環(huán)糊精或環(huán)糊精/改性樹(shù)脂完全溶解；
[0051](2)向上述溶液中加入20~50質(zhì)量份的可膨脹石墨微粒和0.1~10質(zhì)量份的表面活性劑0P-10，再加入0.1~5質(zhì)量份的催化劑二月桂酸二丁基錫和2~10質(zhì)量份的交聯(lián)劑甲苯二異氰酸酯(TDI)，以50~100質(zhì)量份的1，4- 二氧六環(huán)為溶劑，在60~80°C下攪拌反應(yīng)8~24h，然后降至室溫，過(guò)濾，將過(guò)濾得到的濾餅干燥，得到核-殼協(xié)同阻燃的聚氨酯微膠囊化的可膨脹石墨。
[0052]所述的環(huán)糊精/改性樹(shù)脂，其中改性樹(shù)脂可以為聚乙二醇或聚乙烯醇。
[0053]本發(fā)明的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述多異氰酸酯化合物是具有兩個(gè)或多個(gè)異氰酸酯基的多異氰酸酯化合物，選自芳香族多異氰酸酯、脂肪族多異氰酸酯或脂環(huán)族多異氰酸酯、兩種或多種多異氰酸酯的混合物或通過(guò)改性多異氰酸酯化合物而得到的改性異氰酸酯。
[0054]本發(fā)明的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制備方法，由于采取將固體阻燃劑微膠囊化可膨脹石墨、無(wú)鹵膨脹型阻燃劑、有機(jī)改性納米無(wú)機(jī)填料與液體阻燃劑有機(jī)磷系阻燃劑一起使用，與目前通常單獨(dú)添加固體阻燃劑相比，本方法不會(huì)使硬質(zhì)聚氨酯泡沫物料粘度過(guò)于增大而影響其物理和發(fā)泡性能。同時(shí)泡沫中有機(jī)改性納米無(wú)機(jī)填料的存在，可以有效降低材料燃燒時(shí)熱釋放速率和總熱釋放量，降低泡沫燃燒時(shí)的發(fā)煙量和煙氣毒性，克服了現(xiàn)有單獨(dú)添加可膨脹石墨或同時(shí)添加其它阻燃劑等阻燃技術(shù)因阻燃劑添加量大而導(dǎo)致聚氨酯泡沫塑料阻燃效率低、物理性能差等缺點(diǎn)，從而可滿足消防安全和工程應(yīng)用的要求。
[0055]以下實(shí)施例中的原料來(lái)源見(jiàn)表1。
[0056]表1實(shí)施例所用原料廠家及純度指標(biāo)
[0057]
【權(quán)利要求】
1.一種核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，組成以質(zhì)量份計(jì)為: 聚醚和/或聚酯多元醇30~40， 發(fā)泡劑20~30， 泡沫穩(wěn)定劑0.5~2， 催化劑0.5~2， 有機(jī)磷系阻燃劑0.5~10， 無(wú)鹵膨脹型阻燃劑0.5~10， 有機(jī)改性納米無(wú)機(jī)填料0.5~5， 核-殼協(xié)同阻燃的聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨0.5~20 ; 多異氰酸酯化合物35~45， 異氰酸酯指數(shù)1.00~1.10 ; 所述多異氰酸酯化合物是具有兩個(gè)或多個(gè)異氰酸酯基的多異氰酸酯化合物， 所述核-殼協(xié)同阻燃的聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨，是以可膨脹石墨微粒為囊芯，以環(huán)糊精或環(huán)糊精/改性樹(shù)脂與甲苯二異氰酸酯交聯(lián)形成的聚氨酯作為囊殼，通過(guò)下述步驟制備得到: (1)將2~10質(zhì)量份的環(huán)糊精或環(huán)糊精/改性樹(shù)脂加入到溶劑二甲亞砜中，攪拌升溫至環(huán)糊精或環(huán)糊精/改性樹(shù)脂完全溶解； (2)向上述溶液中加入20~50質(zhì)量份的可膨脹石墨微粒和0.1~10質(zhì)量份的表面活性劑0P-10，再加入0.1~5質(zhì)量份的催化劑二月桂酸二丁基錫和2~10質(zhì)量份的交聯(lián)劑甲苯二異氰酸酯，以1，4- 二氧六環(huán)為溶劑，在60~80°C下攪拌反應(yīng)8~24h，然后降至室溫，過(guò)濾，將過(guò)濾得到的濾餅干燥，得到核-殼協(xié)同阻燃的聚氨酯微膠囊化的可膨脹石墨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述聚醚多元醇和/或聚酯多元醇為兩官能度以上的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇，羥值為250-800mg KOH/g。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述多異氰酸酯化合物是選自芳香族多異氰酸酯、脂肪族多異氰酸酯或脂環(huán)族多異氰酸酯或通過(guò)改性多異氰酸酯化合物而得到的改性異氰酸酯中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述的發(fā)泡劑為141b、戊烷、環(huán)戊烷或異戊烷中的一種或多種；所述泡沫穩(wěn)定劑為硅油。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述催化劑為叔胺化合物和/或有機(jī)錫化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述有機(jī)磷系阻燃劑包括(RO) 3P0、RP (O) (OR) 2或R2P (O) (OR)，其中R為烷基、芳基、烯基、氣基、環(huán)氧基、硫基或服基中的任一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述無(wú)齒膨脹型阻燃劑包括聚磷酸銨、三聚氰胺、氰尿酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、硼酸三聚氰胺、正磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺、雙氰胺、胍、磷酸胍、磷酸脲、磷腈、磷酸鋅、三嗪類(lèi)大分子成炭劑、季戊四醇、雙季戊四醇、淀粉、或環(huán)糊精中的任一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述有機(jī)改性納米無(wú)機(jī)填料選自鐵基蒙脫土、鎳基蒙脫土、人工合成云母、層狀過(guò)渡金屬磷酸鹽或?qū)訝铍p氫氧化物。
9.一種權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:將聚醚多元醇和/或聚酯多元醇，核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨，有機(jī)磷系阻燃劑，無(wú)鹵膨脹型阻燃劑，有機(jī)改性納米無(wú)機(jī)填料，發(fā)泡劑，泡沫穩(wěn)定劑，催化劑混合后，以最大轉(zhuǎn)速攪拌均勻后，再與多異氰酸酯化合物高速攪拌均勻后，迅速倒入提前預(yù)熱的硬泡模具中進(jìn)行密閉發(fā)泡，得到核-殼協(xié)同聚氨酯微膠囊化可膨脹石墨阻`燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。
【文檔編號(hào)】C08L75/08GK103554428SQ201310578624
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】高麗萍, 鄭光耀 申請(qǐng)人:中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所