本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨、制備方法及其阻燃聚氨酯泡沫。

背景技術(shù)：

用于聚氨酯泡沫的阻燃劑一般分為反應(yīng)型和添加型，反應(yīng)型阻燃劑在使用過程中會影響聚氨酯的發(fā)泡過程和泡沫性能。添加型阻燃劑使用方便，不影響聚氨酯的反應(yīng)過程，因而在聚氨酯阻燃中廣泛應(yīng)用。聚磷酸銨作為一種典型的添加型阻燃劑，具有磷、氮含量高、熱穩(wěn)定性和阻燃性能好，低毒、抑煙和無鹵等特點(diǎn)，成為阻燃技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是聚磷酸銨直接應(yīng)用于聚氨酯泡沫中存在著分散性差、粒徑大、相容性差的缺點(diǎn)，導(dǎo)致其在聚氨酯泡沫中的阻燃效率低，泡沫性能下降。因此，對聚磷酸銨進(jìn)行表面處理是十分重要的。

目前，已公開的聚磷酸銨的表面處理方法主要有：

(1)微膠囊化改性聚磷酸銨，如journalofpolymerresearch期刊2009年16卷283-294頁上發(fā)表的文獻(xiàn)，利用三聚氰胺-甲醛樹脂對app進(jìn)行微膠囊化處理，其缺點(diǎn)在于一方面這些樹脂成炭性能并不十分理想，單獨(dú)使用三聚氰胺-甲醛樹脂微膠囊化的聚磷酸銨，其阻燃材料一般較難通過ul94測試。另一方面，經(jīng)三聚氰胺改性后的聚磷酸銨因不能保證包覆的均勻性，因而改性后的app仍具有較大的吸濕性；

(2)偶聯(lián)劑改性聚磷酸銨，如polymerdegradationandstability期刊2015年第119卷139-150頁上發(fā)表的文獻(xiàn)，其缺點(diǎn)在于硅烷偶聯(lián)劑形成的包覆膜的致密程度不夠，使得聚磷酸銨在聚合物基材中的抗遷移性能力不足。

(3)復(fù)合改性聚磷酸銨，如專利申請cn103554999a和cn103980541a等，其缺點(diǎn)在于雖然復(fù)合改性聚磷酸銨一定程度上改善了app的吸濕性問題，但不能減小聚磷酸銨的粒徑尺寸，影響聚磷酸銨在聚合物基材中的分散性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述聚磷酸銨表面處理方法的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種粒徑小、分散性好、阻燃效率高的聚磷酸銨的表面處理方法及其阻燃聚氨酯泡沫。

本發(fā)明所采用的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑(該阻燃表面處理劑的制備方法可參見申請人的前期工作專利申請?zhí)?01610898889.9)的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理聚磷酸銨的制備方法如下：

步驟(1)：將磷腈/三嗪阻燃表面處理劑加入到水和乙醇的混合溶液中，在10～30℃下攪拌15-60分鐘，得到水解的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑。

所述的表面處理劑、水和乙醇的體積比例為1:1～2:7～10；

步驟(2)：將步驟(1)得到的表面處理劑緩慢滴加到聚磷酸銨和溶劑的混合物中，在30～60℃下攪拌完成滴加過程；

所述的溶劑為無水乙醇、甲苯、二甲苯、環(huán)己烷、乙酸乙酯、丁酮、乙腈、異丙醇、丙腈、n,n-二甲基甲酰胺中的一種或幾種；

所述的聚磷酸銨的添加量為步驟(1)中表面處理劑質(zhì)量的1～4倍；

步驟(3)：將步驟(2)得到的混合物置于籃式研磨機(jī)中，在30～60℃下研磨，使混合物在力化學(xué)的作用下反應(yīng)30～120分鐘；

步驟(4).反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過減壓蒸餾、干燥，得到經(jīng)磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨。

阻燃聚氨酯泡沫的制備方法如下：

步驟(1).將磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨和組合聚醚多元醇按比例混合，并在常溫下攪拌均勻；

所述的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨與組合聚醚多元醇的質(zhì)量比為0.1～0.4:1；

步驟(2).在常溫下將異氰酸酯按比例加入到上述體系中，在2000-3000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌5秒，倒入模具，采用自由發(fā)泡方式制備阻燃聚氨酯泡沫。

所述的異氰酸酯與步驟(1)中組合聚醚多元醇的質(zhì)量比為1～1.6:1；

本發(fā)明具有以下有益效果：(1)本發(fā)明創(chuàng)造性將磷腈/三嗪雙基分子作為表面處理劑，既增強(qiáng)了聚磷酸銨與聚氨酯基體的相容性，又能與聚磷酸銨發(fā)揮協(xié)同阻燃效應(yīng)；(2)本發(fā)明創(chuàng)造性的采用“力化學(xué)作用”的方法對聚磷酸銨進(jìn)行表面處理，既提高了聚磷酸銨與表面處理劑的反應(yīng)性，又在表面改性的同時(shí)減小了聚磷酸銨的粒徑；(3)所得聚磷酸銨在聚氨酯中分散均勻，具有較高的阻燃效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明由磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理聚磷酸銨的示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

步驟(1)：將12g磷腈/三嗪阻燃表面處理劑加入到12ml水和84ml乙醇的混合溶液中，在10℃下攪拌15分鐘，得到水解的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑。

步驟(2)：將步驟(1)得到的表面處理劑緩慢滴加到12g聚磷酸銨和甲苯的混合物中，在30℃下攪拌完成滴加過程；

步驟(3)：將步驟(2)得到的混合物置于籃式研磨機(jī)中，在30℃下研磨，使混合物在力化學(xué)的作用下反應(yīng)30分鐘；

步驟(4).反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過減壓蒸餾、干燥，得到經(jīng)磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨。

步驟(5).按質(zhì)量計(jì)，將10份磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨和100份組合聚醚多元醇按比例混合，并在常溫下攪拌均勻；

步驟(6).在常溫下再將100份異氰酸酯按比例加入到上述體系中，在2000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌5秒，倒入模具，采用自由發(fā)泡方式制備阻燃聚氨酯泡沫rpuf-1。

實(shí)施例2

步驟(1)：將12g磷腈/三嗪阻燃表面處理劑加入到24ml水和120ml乙醇的混合溶液中，在30℃下攪拌60分鐘，得到水解的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑。

步驟(2)：將步驟(1)得到的表面處理劑緩慢滴加到48g聚磷酸銨和二甲苯的混合物中，在60℃下攪拌完成滴加過程；

步驟(3)：將步驟(2)得到的混合物置于籃式研磨機(jī)中，在60℃下研磨，使混合物在力化學(xué)的作用下反應(yīng)120分鐘；

步驟(4).反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過減壓蒸餾、干燥，得到經(jīng)磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨。

步驟(5).將40份磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨和100份組合聚醚多元醇按比例混合，并在常溫下攪拌均勻；

步驟(6).在常溫下將160份異氰酸酯按比例加入到上述體系中，在3000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌5秒，倒入模具，采用自由發(fā)泡方式制備阻燃聚氨酯泡沫rpuf-2。

實(shí)施例3

步驟(1)：將12g磷腈/三嗪阻燃表面處理劑加入到12ml水和96ml乙醇的混合溶液中，在40℃下攪拌20分鐘，得到水解的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑。

步驟(2)：將步驟(1)得到的表面處理劑緩慢滴加到40g聚磷酸銨和無水乙醇的混合物中，在40℃下攪拌完成滴加過程；

步驟(3)：將步驟(2)得到的混合物置于籃式研磨機(jī)中，在60℃下研磨，使混合物在力化學(xué)的作用下反應(yīng)120分鐘；

步驟(4).反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過減壓蒸餾、干燥，得到經(jīng)磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨。

步驟(5).將40份磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨和100份組合聚醚多元醇按比例混合，并在常溫下攪拌均勻；

步驟(6).在常溫下將100份異氰酸酯按比例加入到上述體系中，在2500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌5秒，倒入模具，采用自由發(fā)泡方式制備阻燃聚氨酯泡沫rpuf-3。

實(shí)施例4

步驟(1)：將12g磷腈/三嗪阻燃表面處理劑加入到24ml水和96ml乙醇的混合溶液中，在15℃下攪拌25分鐘，得到水解的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑。

步驟(2)：將步驟(1)得到的表面處理劑緩慢滴加到24g聚磷酸銨和環(huán)己烷的混合物中，在45℃下攪拌完成滴加過程；

步驟(3)：將步驟(2)得到的混合物置于籃式研磨機(jī)中，在55℃下研磨，使混合物在力化學(xué)的作用下反應(yīng)80分鐘；

步驟(4).反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過減壓蒸餾、干燥，得到經(jīng)磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨。

步驟(5).將30份磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨和100份組合聚醚多元醇按比例混合，并在常溫下攪拌均勻；

步驟(6).在常溫下將120份異氰酸酯按比例加入到上述體系中，在2200轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌5秒，倒入模具，采用自由發(fā)泡方式制備阻燃聚氨酯泡沫rpuf-4。

實(shí)施例5

步驟(1)：將12g磷腈/三嗪阻燃表面處理劑加入到14ml水和108ml乙醇的混合溶液中，在20℃下攪拌35分鐘，得到水解的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑。

步驟(2)：將步驟(1)得到的表面處理劑緩慢滴加到30g聚磷酸銨和無水乙醇的混合物中，在35℃下攪拌完成滴加過程；

步驟(3)：將步驟(2)得到的混合物置于籃式研磨機(jī)中，在35℃下研磨，使混合物在力化學(xué)的作用下反應(yīng)35分鐘；

步驟(4).反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過減壓蒸餾、干燥，得到經(jīng)磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨。

步驟(5).將20份磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨和100份組合聚醚多元醇按比例混合，并在常溫下攪拌均勻；

步驟(6).在常溫下將130份異氰酸酯按比例加入到上述體系中，在2800轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌5秒，倒入模具，采用自由發(fā)泡方式制備阻燃聚氨酯泡沫rpuf-5。

實(shí)施例6

步驟(1)：將12g磷腈/三嗪阻燃表面處理劑加入到19ml水和102ml乙醇的混合溶液中，在15℃下攪拌45分鐘，得到水解的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑。

步驟(2)：將步驟(1)得到的表面處理劑緩慢滴加到36g聚磷酸銨和丙腈的混合物中，在50℃下攪拌完成滴加過程；

步驟(3)：將步驟(2)得到的混合物置于籃式研磨機(jī)中，在40℃下研磨，使混合物在力化學(xué)的作用下反應(yīng)60分鐘；

步驟(4).反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過減壓蒸餾、干燥，得到經(jīng)磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨。

步驟(5).將40份磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨和100份組合聚醚多元醇按比例混合，并在常溫下攪拌均勻；

步驟(6).在常溫下將140份異氰酸酯按比例加入到上述體系中，在2600轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌5秒，倒入模具，采用自由發(fā)泡方式制備阻燃聚氨酯泡沫rpuf-6。

對所述的實(shí)施例1-6中經(jīng)磷腈/三嗪阻燃劑表面處理劑處理的聚磷酸銨阻燃聚氨酯復(fù)合材料進(jìn)行極限氧指數(shù)測試，具體測試結(jié)果見表1。

表1純聚氨酯及阻燃聚氨酯復(fù)合材料的極限氧指數(shù)測試結(jié)果

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。