一種無(wú)鹵高阻燃聚異氰脲酸酯泡沫體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)鹵高阻燃聚異氰脲酸酯泡沫體及其制備方法，其特征是：泡沫體中各原料的重量比例為：聚異氰脲酸酯泡沫原料65～95％；次磷酸鹽阻燃劑5～15％；聚磷酸銨阻燃劑0～10％；有機(jī)含磷阻燃劑0～10％；聚異氰脲酸酯泡沫原料由聚酯多元醇、胺類催化劑、金屬類催化劑、水、聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑、物理發(fā)泡劑和多異氰酸酯構(gòu)成。本發(fā)明所得到的無(wú)鹵高阻燃聚異氰脲酸酯泡沫體,集凝聚相阻燃、氣相阻燃為一體,具有很高的阻燃性能、良好的力學(xué)性能和保溫絕熱性能。
【專利說(shuō)明】一種無(wú)南高阻燃聚異氰脲酸酯泡沬體及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于阻燃劑【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種無(wú)鹵高阻燃聚異氰脲酸酯泡沫體及其 制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 高層建筑火災(zāi)頻繁發(fā)生，給國(guó)家和人民帶來(lái)了嚴(yán)重的損失，主要是由于易燃的外 墻保溫材料導(dǎo)致。如何提高外墻保溫材料的阻燃性成為了人們亟待解決的問(wèn)題。硬質(zhì)聚氨 酯泡沫，具有絕熱效果好、重量輕、比強(qiáng)度大、施工方便等優(yōu)良特性，廣泛用于建筑物、儲(chǔ)罐 及管道保溫材料。聚氨酯泡沫板主要分為硬質(zhì)聚氨酯泡沫板（RPUF)和聚異氰脲酸酯泡沫 板（PIR)。聚異氰脲酸酯泡沫由于具有穩(wěn)定的異氰脲酸酯六元環(huán)，與普通的硬質(zhì)聚氨酯泡沫 相比具有更高的阻燃性。
[0003] 國(guó)標(biāo)GB8624-2012 (建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)）中規(guī)定要使墻面保溫泡沫塑 料達(dá)到B1級(jí)（難燃材料）要求，需要泡沫塑料極限氧指數(shù)L0I > 30。B2級(jí)（可燃材料） 極限氧指數(shù)L0I彡26。
[0004] 聚異氰脲酸酯泡沫由于其結(jié)構(gòu)中含有大量的異氰脲酸酯六元環(huán)，相對(duì)于一般硬質(zhì) 聚氨酯泡沫更易于阻燃，特別是含芳環(huán)聚酯結(jié)構(gòu)的聚異氰尿酸酯泡沫，只需添加少量阻燃 劑就可以達(dá)到B2級(jí)。但達(dá)到B1級(jí)阻燃要求的報(bào)道較少。
[0005] 中國(guó)專利CN103665305A公開(kāi)了一種高阻燃型聚異氰脲酸酯硬質(zhì)泡沫及其制備方 法，其中主要使用了含磷含氯液態(tài)阻燃劑（例如三（2-氯乙基）酯（TCEP)、磷酸三（2-氯丙 基）酯（TCPP)等）、含磷液態(tài)芳香族阻燃劑和固態(tài)微膠囊化紅磷阻燃劑，氧指數(shù)最高可以達(dá) 到30以上；中國(guó)專利CN102391465A公開(kāi)了一種高阻燃板材聚異氰尿酸酯組合料及其制備 方法，其中主要使用芳香族聚酯多元醇和含磷含氯液態(tài)阻燃劑例如TCPP、TCEP等，氧指數(shù) 最高可達(dá)到34以上。但是所述專利中都使用了含鹵阻燃劑。雖然這些阻燃劑具有很高的 阻燃效率，但在燃燒過(guò)程中會(huì)釋放具有腐蝕性和毒性的煙氣，對(duì)周圍的建筑設(shè)施具有嚴(yán)重 的破壞性，有可能還會(huì)導(dǎo)致次生災(zāi)害，而毒性煙氣對(duì)人的危害極大。單純使用無(wú)鹵含磷阻燃 劑達(dá)到B1級(jí)阻燃要求的聚異氰脲酸酯泡沫鮮有報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無(wú)鹵高阻燃聚異氰脲酸酯泡沫體 及其制備方法，制備而得的聚異氰脲酸酯泡沫氧指數(shù)可以達(dá)到30,從而避免了含鹵阻燃劑 的使用，同時(shí)具有良好的保溫絕熱性和力學(xué)性能。
[0007] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
[0008] 本發(fā)明無(wú)鹵高阻燃聚異氰脲酸酯泡沫體，其特點(diǎn)在于：所述泡沫體中各原料的重 量比例為：聚異氰脲酸酯泡沫原料65?95% ;次磷酸鹽阻燃劑5?15% ;聚磷酸銨阻燃劑 0?10% ;有機(jī)含磷阻燃劑0?10%。
[0009] 本發(fā)明無(wú)鹵高阻燃聚異氰脲酸酯泡沫體，其特點(diǎn)在于：所述聚異氰脲酸酯泡沫原 料由聚酯多元醇、胺類催化劑、金屬類催化劑、水、聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑、物理發(fā)泡劑和多 異氰酸酯構(gòu)成；
[0010] 在所述聚異氰脲酸酯泡沫原料中聚酯多元醇、胺類催化劑、金屬類催化劑、水、聚 硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑、物理發(fā)泡劑和多異氰酸酯的質(zhì)量比為100 :1_5 :0. 1-1 :0. 5-1. 5 : 1-3 :10-50 :250-350。
[0011] 本發(fā)明無(wú)鹵高阻燃聚異氰脲酸酯泡沫體的制備方法，其特點(diǎn)在于：
[0012] a、稱取聚酯多元醇、胺類催化劑、金屬類催化劑、水、聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑、物理 發(fā)泡劑、多異氰酸酯、次磷酸鹽、聚磷酸銨和有機(jī)含磷阻燃劑構(gòu)成原料組；
[0013] b、將聚酯多元醇、胺類催化劑、金屬類催化劑、水、聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑、物理發(fā) 泡劑和有機(jī)含磷阻燃劑混合，并攪拌均勻，獲得混合物A ;
[0014] c、將次磷酸鹽、聚磷酸銨和多異氰酸酯混合，并機(jī)械攪拌均勻，獲得混合物B ;
[0015] d、在步驟c所獲得的混合物B中加入步驟b中獲得的混合物A，攪拌均勻后注入模 具中發(fā)泡，待泡沫發(fā)起后，將泡沫體取出并放置在70度烘箱中熟化24小時(shí)，即得無(wú)鹵高阻 燃聚異氰脲酸酯泡沫體。
[0016] 步驟a所述原料組中聚酯多元醇、胺類催化劑、金屬類催化劑、水、聚硅氧烷類泡 沫穩(wěn)定劑、物理發(fā)泡劑、多異氰酸酯的質(zhì)量比為：聚酯多元醇：胺類催化劑：金屬類催化劑： 水：聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑：物理發(fā)泡劑：多異氰酸酯=100 :1-5 1-1 5-1. 5 :1-3 : 10-50 :250-350 ;次磷酸鹽的質(zhì)量為原料組總質(zhì)量的5?15%;聚磷酸銨的質(zhì)量為原料組總 質(zhì)量的0?10% ;有機(jī)含磷阻燃劑的質(zhì)量為原料組總質(zhì)量的0?10%。
[0017] 優(yōu)選的，所述聚酯多元醇為羥值250?350mgK0H/g的苯酐聚酯多元醇；
[0018] 所述胺類催化劑為空氣化工Polycat 8和空氣化工Polycat 46中的一種或兩種 組合。
[0019] 所述金屬類催化劑為空氣化工Dabco K-15和空氣化工Polycat 46中的一種或兩 種組合；
[0020] 所述聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑為聚醚改性硅油；
[0021] 所述物理發(fā)泡劑優(yōu)選一氟二氯乙烷（HCFC141b)。
[0022] 所述多異氰酸酯為NC0基團(tuán)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30?32wt %的多亞甲基多苯基多異 氛酸醋；
[0023] 所述次磷酸鹽為三聚氰胺次磷酸鹽、次磷酸鋁、次磷酸鈣、次磷酸鈰、次磷酸鋅或 次磷酸鑭。
[0024] 所述聚磷酸銨為聚合度n>1000的結(jié)晶II型高分子量聚磷酸銨或微膠囊聚磷酸銨 (如蜜胺樹(shù)脂微膠囊聚磷酸銨、酚醛樹(shù)脂微膠囊聚磷酸銨和硅凝膠微膠囊聚磷酸銨）。
[0025] 所述有機(jī)含磷阻燃劑為間苯二酚雙（二苯基磷酸酯）（RDP)、雙酚A雙（二苯基磷 酸酯）（BDP)、甲基膦酸二甲酯（DMMP)、乙基膦酸二乙酯（DEEP)、磷酸三甲酯（TMP)、磷酸三 乙酯（TEP)中的一種或幾種的混合。
[0026] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0027] 本發(fā)明阻燃設(shè)計(jì)集凝聚相阻燃、氣相阻燃為一體，原料易得，制備簡(jiǎn)單，阻燃效率 高，成本低；所制備的聚異氰脲酸酯泡沫自熄性很強(qiáng)，可達(dá)到UL-94V-0級(jí)別，保溫絕熱效果 好，力學(xué)性能良好。 具體實(shí)施例
[0028] 本實(shí)施例無(wú)鹵高阻燃聚異氰脲酸酯泡沫體的制備方法，按如下步驟進(jìn)行：
[0029] a、稱取聚酯多元醇、胺類催化劑、金屬類催化劑、水、聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑、物理 發(fā)泡劑、多異氰酸酯、次磷酸鹽、聚磷酸銨和有機(jī)含磷阻燃劑構(gòu)成原料組；
[0030] b、將聚酯多元醇、胺類催化劑、金屬類催化劑、水、聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑、物理發(fā) 泡劑和有機(jī)含磷阻燃劑混合，并攪拌均勻，獲得混合物A ;
[0031] c、將次磷酸鹽、聚磷酸銨和多異氰酸酯混合，并機(jī)械攪拌均勻，獲得混合物B ;
[0032] d、在步驟c所獲得的混合物B中加入步驟b中獲得的混合物A，攪拌均勻后注入模 具中發(fā)泡，待泡沫發(fā)起后，將泡沫體取出并放置在70度烘箱中熟化24小時(shí)，即得無(wú)鹵高阻 燃聚異氰脲酸酯泡沫體。
[0033] 原料組中各原料的質(zhì)量如表1所示：
[0034] 表1比較例和實(shí)施例1-5所用各原料的配方
[0035]

【權(quán)利要求】
1. 一種無(wú)鹵高阻燃聚異氰脲酸酯泡沫體，其特征在于：所述泡沫體中各原料的重量比 例為：聚異氰脲酸酯泡沫原料65?95% ;次磷酸鹽阻燃劑5?15% ;聚磷酸銨阻燃劑0? 10% ;有機(jī)含磷阻燃劑0?10%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鹵高阻燃聚異氰脲酸酯泡沫體，其特征在于：所述聚異氰 脲酸酯泡沫原料由聚酯多元醇、胺類催化劑、金屬類催化劑、水、聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑、物 理發(fā)泡劑和多異氰酸酯構(gòu)成； 在所述聚異氰脲酸酯泡沫原料中聚酯多元醇、胺類催化劑、金屬類催化劑、水、聚硅氧 烷類泡沫穩(wěn)定劑、物理發(fā)泡劑和多異氰酸酯的質(zhì)量比為100 :1_5 :0. 1-1 :0. 5-1. 5 :1-3 : 10-50 :250-350。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)鹵高阻燃聚異氰脲酸酯泡沫體，其特征在于：所述聚酯多 元醇為羥值250?350mgK0H/g的苯酐聚酯多元醇； 所述胺類催化劑為空氣化工Polycat 8和空氣化工Polycat 46中的一種或兩種組 合； 所述金屬類催化劑為空氣化工Dabco K-15和空氣化工Polycat 46中的一種或兩種組 合； 所述聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑為聚醚改性硅油； 所述物理發(fā)泡劑為一氟二氯乙烷HCFC141b ; 所述多異氰酸酯為NC0基團(tuán)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30?32wt %的多亞甲基多苯基多異氰酸 酯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鹵高阻燃聚異氰脲酸酯泡沫體，其特征在于： 所述次磷酸鹽阻燃劑選自三聚氰胺次磷酸鹽、次磷酸鋁、次磷酸鈣、次磷酸鈰、次磷酸 鋅或次磷酸鑭。 所述聚磷酸銨阻燃劑為聚合度n>1000的結(jié)晶II型高分子量聚磷酸銨或微膠囊聚磷酸 銨； 所述有機(jī)含磷阻燃劑為間苯二酚雙（二苯基磷酸酯）、雙酚A雙（二苯基磷酸酯）、甲 基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯中的一種或幾種的混合。
5. -種無(wú)鹵高阻燃聚異氰脲酸酯泡沫體的制備方法，其特征在于： a、 稱取聚酯多元醇、胺類催化劑、金屬類催化劑、水、聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑、物理發(fā)泡 齊?、多異氰酸酯、次磷酸鹽、聚磷酸銨和有機(jī)含磷阻燃劑構(gòu)成原料組； b、 將聚酯多元醇、胺類催化劑、金屬類催化劑、水、聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑、物理發(fā)泡劑 和有機(jī)含磷阻燃劑混合，并攪拌均勻，獲得混合物A ; c、 將次磷酸鹽、聚磷酸銨和多異氰酸酯混合，并機(jī)械攪拌均勻，獲得混合物B ; d、 在步驟c所獲得的混合物B中加入步驟b中獲得的混合物A，攪拌均勻后注入模具中 發(fā)泡，待泡沫發(fā)起后，將泡沫體取出并放置在70度烘箱中熟化24小時(shí)，即得無(wú)鹵高阻燃聚 異氰脲酸酯泡沫體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：步驟a所述原料組中聚酯多元醇、胺 類催化劑、金屬類催化劑、水、聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑、物理發(fā)泡劑、多異氰酸酯的質(zhì)量比為 100 :1-5 :0· 1-1 :0· 5-1. 5 :1-3 :10-50 :250-350 ; 次磷酸鹽的質(zhì)量為原料組總質(zhì)量的5?15% ;聚磷酸銨的質(zhì)量為原料組總質(zhì)量的0? 10% ;有機(jī)含磷阻燃劑的質(zhì)量為原料組總質(zhì)量的0?10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于： 所述聚酯多元醇為羥值250?350mgK0H/g的苯酐聚酯多元醇； 所述胺類催化劑為空氣化工Polycat 8和空氣化工Polycat 46中的一種或兩種組 合； 所述金屬類催化劑為空氣化工Dabco K-15和空氣化工Polycat 46中的一種或兩種組 合； 所述聚硅氧烷類泡沫穩(wěn)定劑為聚醚改性硅油； 所述物理發(fā)泡劑為一氟二氯乙烷HCFC141b ; 所述多異氰酸酯為NC0基團(tuán)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30?32wt %的多亞甲基多苯基多異氰酸 醋； 所述次磷酸鹽選自三聚氰胺次磷酸鹽、次磷酸鋁、次磷酸鈣、次磷酸鈰、次磷酸鋅或次 磷酸鑭； 所述聚磷酸銨為聚合度n>1000的結(jié)晶II型高分子量聚磷酸銨或微膠囊聚磷酸銨； 所述有機(jī)含磷阻燃劑為間苯二酚雙（二苯基磷酸酯）、雙酚A雙（二苯基磷酸酯）、甲 基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯中的一種或幾種的混合。
【文檔編號(hào)】C08G101/00GK104194319SQ201410493990
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】胡源, 楊宏宇, 宋磊 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)