專利名稱：一種阻燃型聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫、其制備方法及應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種聚氨酯泡沫塑料及其制備方法和應用，尤其是一種阻燃型聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫、其制備方法及應用，屬于高分子材料領域。
背景技術：
自聚氨酯泡沫材料誕生以來，特別是最近幾十年來種類多樣聚醚或聚酯多元醇與有機功能異氰酸酯的開發面世，基于含有活潑氫原子組分和異氰酸酯反應組分發泡制備的聚氨酯軟泡和硬質泡沫塑料，因其具有低導熱系數、低密度、容易現場應用加工成形等特點，已經在建筑保溫、節能工程、車輛制造與內飾、工業管道、冷庫和冰箱等相關絕熱保溫技術領域得到越來越廣泛的應用(《聚氨酯泡沫塑料》朱呂民、劉益軍著，化學工業出版社)。 聚氨酯泡沫塑料是由碳、氫等元素組成的多孔狀有機高分子材料，密度低、比表面積大，通常情況下其極限氧指數(OI)為17左右，易著火燃燒，并同時產生大量有毒有害的煙霧。隨著工業與民用建筑、車輛、航空航天、機械電子、石油化工等應用領域對相關材料的阻燃性能等級要求的不斷提升，在保持聚氨酯泡沫優異應用性能的基礎上，研究開發匹配的高效阻燃新技術是目前阻燃型聚氨酯泡沫塑料應用發展的重要課題。為了提升聚氨酯泡沫的阻燃性能，通過發泡體系配方中采用的過量異氰酸酯官能團(-NC0)在相應催化劑下的三聚反應，形成三官能度的六元環狀結構氮雜異氰脲酸酯，一方面可以提高反應體系的交聯度和最終泡沫產品的尺寸穩定性與耐熱性，同時異氰脲酸酯結構可以顯著提高了泡沫塑料產品的阻燃性能。特別是采用芳烴聚酯多元醇為多元醇組分的情況下，即使不外添加助燃功能助劑，泡沫塑料產品的極限氧指數(OI)可提升至25左右，和較低煙密度(SDR)和優異的耐火焰貫穿性能，為提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能提供了一個可能的解決方案。另一方面，由于純粹的聚異氰脲酸酯結構泡沫存在交聯度大、脆性過高等缺點，因此目前國內外廣泛采用結合柔性聚氨酯和阻燃性聚異氰脲酸酯結構各自優點的手段，制備阻燃型聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料，然而客觀上僅僅采用上述技術生產的產品仍然普遍達不到依 GB8624-2006《建筑材料及制品燃燒性能分級》測試方法 規定的B級的性能要求。
通常聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫由聚醚/聚酯多元醇、異氰酸酯、催化劑、泡沫穩定劑、發泡劑等組分混合反應制備而得到，為了進一步提高聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料的阻燃性能，目前已公知的方法是在泡沫塑料制備過程中采用反應性阻燃劑和/或添加阻燃劑組分。中國發明專利申請CN1138057A公開了由特種多元醇混合物和異氰酸酯，在催化劑和發泡劑存在下制備聚氨酯改性聚異氰脲酸酯開孔泡沫的方法，其特征是所采用異氰酸酯組分的平均官能度為2. 0-2. 8，異氰酸酯和羥基的官能團比(簡稱異氰酸酯指數)為1.5-6.0。國際專利申請WO 02-40566公開了由聚合MDI和羥值至多為IOOmg KOH/g的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇，在含水或水和低沸點化合物混合物發泡劑的存在下，制備具有優異抗壓強度、尺寸穩定性、阻燃性和粘合性的閉孔硬質PIR泡沫，其導熱系數為22. 0-23. 5 mW/m.K。中國發明專利申請CN1621429A公開了以芳香族聚酯多元醇、基于脂肪胺的聚醚多元醇、復合液態有機阻燃劑、水、催化劑、發泡劑HCFC-141b、44V20L粗 MDI (PAPI)等制備PIR泡沫的方法，其使用溫度能夠滿足絕熱保溫材料或夾芯復合板材的應用性能需求，泡沫密度至多可達70 Kg/m3，燃燒氧指數為26-28。中國發明專利申請 CN101003611A公開了以聚酯多元醇、聚醚多元醇、催化劑、發泡劑、泡沫穩定劑和復合阻燃劑為組分A、異氰酸酯為組分B制備雙組分聚氨酯防火封堵發泡體系的方法，其特征是運用了聚異氰脲酸酯、聚磷酸銨(APP)、膨脹石墨三者間的協同阻燃作用。中國發明專利申請CN101319039A公開了以聚酯多元醇、聚醚多元醇、擴鏈劑、泡沫穩定劑、復合胺催化劑、 發泡劑、復合阻燃劑、PAPI等為配方原料，制備BI級噴涂型聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫塑料，其特征是采用了甲基膦酸二甲基(DMMP)/三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)復合阻燃劑。國際專利申請W02008-118699公開了以有機低磷酸三苯基酯、高磷含量的磷酸異丙基苯基酯作為復合阻燃劑制備阻燃型聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫。最近，中國發明專利申請CN102295616A和CN102304146A分別公開了一種以三聚氰胺為骨架并具有多羥基官能團的氨基樹脂和一種具有三羥基結構的磷酸酯的制備方法及其作為反應性阻燃劑在聚氨酯中的應用，但沒有公開所得聚氨酯的具體阻燃性能指標。綜合上述國內外已經公開的阻燃聚氨酯改性異氰脲酸酯泡沫塑料的合成配方與制備方法，與采用反應性阻燃劑相比，采用添加型阻燃劑的技術路線更具有經濟性。目前添加型阻燃劑主要有含鹵、含磷有機阻燃劑和無機氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化銻、多聚磷酸銨、紅磷、石墨等。在PIR泡沫合成配方中采用含鹵、含磷有機阻燃劑獲得的阻燃效果比較顯著，然而存在燃燒抑煙效果差、煙氣密度高、煙氣毒性高等問題，而采用無機阻燃劑時通常配方使用量較大，無機阻燃劑與多元醇組分的混合穩定性和泡沫制品的均勻性差，且無機阻燃劑的粉體細度對最終泡沫制品的燃燒氧指數和力學性能產生顯著影響。因此，如何在采用低成本添加型阻燃劑技術路線的條件下，制備獲得的聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫同時具有低導熱系數(〈25 mW/m.K)、高氧指數01( 3 33)和低煙氣密度SDR 15)是目前的難題。發明內容
本發明的目的是針對現有技術存在的缺陷，提出一種具有低導熱系數、高氧指數和低煙氣密度的阻燃型聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫。
本發明的目的通過以下技術方案實現一種阻燃型聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫，包括以下質量份的組分
權利要求
1.一種阻燃型聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫，包括以下質量份的組分多元醇100復合催化劑1. 5-12. O泡沫穩定劑O. 1-3. O發泡劑10-50復合阻燃劑30-100異氰酸酯200-600。
2.根據權利要求1所述阻燃性聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫，其特征在于所述多元醇是平均分子量為200-2000 g/mol、羥值為50-400 mgKOH/g的聚酯多元醇。
3.根據權利要求2所述阻燃性聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫，其特征在于所述聚酯多元醇的平均分子量為200-600 g/mol、羥值為200-400 mgKOH/g。
4.根據權利要求1所述阻燃性聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫，其特征在于所述復合催化劑由以下至少兩種催化劑復合組成，催化劑1:有機堿化合物，包括2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、N，N’，N”-三(二甲氨基丙基)對稱六氫三嗪中的至少一種，以配方中多元醇組分為100質量份計算，所述催化劑 I的配方用量為1. 0-5. O質量份；催化劑2:脂肪族羧酸的堿金屬鹽，包括醋酸、辛酸、油酸的堿金屬鹽中的至少一種，以多元醇組分為100質量份計算，所述催化劑2的用量為O. 5-4. O質量份；所述催化劑2是乙酸鉀、2-乙基己酸鉀中的至少一種；催化劑3 :有機多胺化合物，以多元醇組分為100質量份計算，所述催化劑3的用量為0-3. O質量份；所述催化劑3是三乙烯二胺、N’，N’ - 二乙基環己胺、五甲基二乙烯三胺中的至少一種。
5.根據權利要求1所述阻燃性聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫，其特征在于所述泡沫穩定劑是硅氧烷氧化烯烴的共聚物、有機硅氧聚合物、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯酯、蓖麻油聚氧乙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯酯中的至少一種。
6.根據權利要求1所述阻燃性聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫，其特征在于所述發泡劑包括沸點為-40-+50°C的氯甲烷、三氯氟甲烷、二氯三氟乙烷、一氟三氯乙烷和水中的至少一種。
7.根據權利要求1所述阻燃性聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫，其特征在于所述復合阻燃劑由質量比為80-20 20-80的液體阻燃劑和固體阻燃劑組成；所述液體阻燃劑是三 (2-氯乙基)磷酸酯、三(2-氯丙基)磷酸酯、二甲基磷酸甲酯、三(二氯丙基)磷酸酯、四 (2-氯乙基)亞乙基二磷酸酯中的至少一種，所述固體阻燃劑是聚磷酸胺、多聚磷酸密胺、 三聚氫胺、十溴聯苯、十溴聯苯醚、散氧化二銻、氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、粉狀石墨、鱗片狀膨脹石墨中的至少一種。
8.根據權利要求1所述阻燃性聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫，其特征在于所述異氰酸酯是甲苯二異氰酸酯、2，4_ 二苯基甲烷二異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯中的至少一種，指數為2-8。
9.根據權利要求1所述阻燃性聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫的制備方法，包括以下步驟步驟一、將多元醇、發泡劑、復合阻燃劑按所述比例在20-30°C下攪拌混合得到組合物為組分A ；步驟二、將復合催化劑和泡沫穩定劑按所述比例在20-30°C下攪拌混合得到組合物為組分B ；步驟三、將所述比例的異氰酸酯作為組分C ；步驟四、將所述組合物為組分A、B、C在30-45°C下，攪拌速度為500-2000rpm混合5-15 秒，將混合物迅速移至模具箱中發泡，發泡環境溫度為25-40°C，模具溫度為30-45°C ； 步驟五、發泡后將泡沫塑料在室溫下熟化72小時以上，即得成品。
10.根據權利要求1所述阻燃型聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫在阻燃絕熱保溫泡沫板材和噴涂泡沫中的應用。
全文摘要
本發明涉及一種聚氨酯泡沫塑料及其制備方法和應用，尤其是一種阻燃型聚氨酯改性聚異氰脲酸酯泡沫、其制備方法及應用，屬于高分子材料領域。本發明的配方包括以下質量份的組分多元醇100份，復合催化劑1.5-12.0份，泡沫穩定劑0.1-3.0份，發泡劑10-50份，復合阻燃劑30-100份，異氰酸酯200-600份。其制備方法可以制備出孔徑尺寸和泡沫密度均勻一致的成品，并且合成制備方法簡單，既可以通過手工發泡，也可以應用于噴涂成形，便于規模生產與應用。其優點是在保持導熱系數低于25mW/m.K的同時，可同步實現泡沫燃燒極限氧指數OI≧33和煙氣密度SDR<15，克服了現有技術中單一采用有機阻燃劑時經常發生的配方泡沫氧指數提高會導致煙氣密度同步升高的問題。
文檔編號C08G101/00GK103030780SQ20121058895
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者肖榮仁, 曹阿民, 肖廣國 申請人:南京弘諾科技有限公司