一种无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用。本发明专利技术采用多羟基化合物、泡沫稳定剂、发泡剂、催化剂、异氰酸酯以及阻燃剂为原料复合加工得到阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，其中所用阻燃剂为无卤环状焦磷酸酯，此类阻燃剂磷含量高，具有环状结构，因此阻燃效果较佳，热稳定性高，可以制备出一种高效、环保阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料；本发明专利技术使用的阻燃剂无卤环状焦磷酸酯，阻燃效率高，用量少，不仅节约成本，而且与基材相容性好，不易迁移和渗出；同时本发明专利技术制备的高效、环保阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，原料来源充足以及成本低廉，制备方法简单、工业条件易控制，适于工业化生产。

Application of halogen-free cyclic pyrophosphate in preparation of flame retardant rigid polyurethane foams

The invention discloses the application of halogen-free cyclic pyrophosphate in the preparation of flame retardant rigid polyurethane foam plastics. The invention adopts polyhydroxyl compounds, foam stabilizers, foaming agents, catalysts, isocyanates and flame retardants as raw materials to prepare flame retardant rigid polyurethane foam, and the flame retardant used is halogen free cyclic pyrophosphate. The flame retardant has high phosphorus content and a ring structure, so the flame retardant effect is good and the thermal stability is high, so an efficient and ring can be prepared. The flame retardant rigid polyurethane foam plastics; the halogen-free ring pyrophosphate used in the invention has high flame retardant efficiency and low consumption, not only saves cost, but also has good compatibility with the base material and is not easy to migrate and exude; at the same time, the flame retardant rigid polyurethane foam plastics prepared by the invention has sufficient raw materials and low cost, simple preparation method and easy industrial conditions. Control, suitable for industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用
本专利技术属于聚氨酯材料领域，具体涉及一种无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用。
技术介绍
聚氨酯(PU)一般由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟基化合物通过加聚反应生成。聚氨酯产品分为泡沫制品和非泡沫制品，泡沫制品又分为硬质、软质和半硬质泡沫。其中硬质聚氨酯泡沫塑料具有优良的物理机械性能、声学性能、电学性能、力学性能以及耐酸耐碱性能，并与多种材料具有很强的粘结力，因而被广泛用于汽车工业、家电工业以及建筑工业等领域。但由于聚氨酯材料在空气中易燃，并分解产生大量有毒烟雾，会引起火灾并造成人员伤亡以及巨大经济损失等，因此限制其发展应用，所以阻燃硬质聚氨酯材料的研究是目前聚氨酯材料研究的热点。目前，聚氨酯材料存在的火灾问题引起国内外相关部门的高度重视，为提高聚氨酯材料的阻燃性能，进而促进了阻燃剂的迅猛发展。现在有很多致力于提高硬质聚氨酯材料的阻燃性能，已经取得很大进步。例如中国专利CN102432917A,提到制备的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的氧指数已达到30以上，但是使用的阻燃剂含有卤素元素，燃烧时会释放大量有毒气体，严重污染环境，不符合当今社会所提倡的绿色化学的要求。例如中国专利CN102432917A，运用固体阻燃剂三聚氰胺-2-羧乙基苯基次膦酸盐和无卤液体磷酸酯和膦酸酯中的至少一种复配而成，使用该复配阻燃剂可以使材料在阻燃性能和环保性能得到改进，但是使用的三聚氰胺-2-羧乙基苯基次膦酸盐具有吸水性，在空气中易受潮，若纯度不高会在燃烧时产生高毒性的氰化物气体；而液体磷酸酯或膦酸酯具有耐热性差，易析出等缺点，使制备的聚氨酯材料稳定性差。同时使用复配阻燃剂，会增加操作的繁琐。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用，本专利技术采用多羟基化合物、泡沫稳定剂、发泡剂、催化剂、异氰酸酯以及阻燃剂为原料复合加工得到阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，其中所用阻燃剂为无卤环状焦磷酸酯，此类阻燃剂磷含量高，具有环状结构，因此阻燃效果较佳，热稳定性高，可以制备出一种高效、环保阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。本专利技术还提供一种无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用所制备的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。技术方案：为了实现上述目的，如本专利技术所述一种无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用，其特征在于，所述无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中为阻燃剂，无卤环状焦磷酸酯的结构式为(1)其中R为烷基或者芳基。其中，所述制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的方法包括如下步骤：(1)将多羟基化合物、泡沫稳定剂、发泡剂、催化剂以及阻燃剂混合均匀，制成聚氨酯组合物A；(2)将异氰酸酯加入聚氨酯组合物A中，再次搅拌均匀得到混合液B；(3)将混合液B倒入模具中使其发泡成型，泡沫熟化后即可得到阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。其中，所述多羟基化合物为聚醚多元醇(平均数均分子量为1000-4000)、聚二丁烯二元醇(平均数均分子量为600-2000)、山梨醇中的一种或多种。结合考虑到硬质聚氨酯硬泡的性能，作为优选，所述多羟基化合物为多羟基化合物为聚醚二元醇或聚醚三元醇，其中优选平均数均分子量为1000-1600的聚醚二元醇，最优值为1200。其中，所述泡沫稳定剂为L-6900L、DC193、5604、B8418、B8460、AK-8801、AK-8803或AK-8808中的一种，泡沫稳定剂用量为每加入100g多羟基化合物，添加0.5～2.5g。其中，所述发泡剂为HCFC-141、HCFC-141b、CFC-11、水、正戊烷或环戊烷中的一种，发泡剂用量为每加入100g多羟基化合物，添加6.0～10.0g。其中，所述催化剂为胺类催化剂或有机金属催化剂，催化剂用量为每加入100g多羟基化合物，添加1.0～3.0g。作为优选，胺类催化剂为五甲基二亚烷基三胺、二甲基乙醇胺，有机金属催化剂为辛酸亚锡，最优选推荐使用二甲基乙醇胺催化剂，其中，所述无卤环状焦磷酸酯为焦磷酸二(乙二醇)酯、焦磷酸二(1,2-丙二醇)酯、焦磷酸二(1,3-丙二醇)酯、焦磷酸二(新戊二醇)酯或焦磷酸二(邻苯二酚)酯；无卤环状焦磷酸酯添加量为100g时，多羟基化合物添加5～30g。作为优选，所述将异氰酸酯加入聚氨酯组合物A中，其中异氰酸酯与聚氨酯组合物A的质量比为1.0～2.0之间。进一步地，在步骤(3)中泡沫在模具中使其发泡成型，固化脱模后置于烘箱内，在60～70℃的条件下熟化2～4h。更进一步，聚氨酯组合物A中也可以根据需要加入着色剂、防老剂或玻璃纤维，本专利技术在具体实施例中添加玻璃纤维来增强硬质聚氨酯硬泡。本专利技术所述的无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用所制备的阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。本专利技术中所采用的原料均由市售可得。无卤阻燃剂中，有机磷阻燃剂由于高效、低毒对环境无害而备受人们的青昧，然而传统的磷酸酯存在低分子量、易挥发、阻燃效率低等缺点，因此提高磷系阻燃剂的热稳定性和阻燃效率是其发展方向之一，本专利技术使用无卤环状焦磷酸酯由于具有刚性结构和高含磷量，在燃烧时，磷化合物分解生成磷酸的非燃性液态膜，其沸点可又进一步脱水生成偏磷酸，偏磷酸进一步聚合生成聚偏磷酸。在这个过程中，不仅由磷酸生成的覆盖层起到覆盖效应，而且由于生成的聚偏磷酸是强酸，是很强的脱水剂，使聚合物脱水而炭化，改变了聚合物燃烧过程的模式并在其表面形成碳膜以隔绝空气，从而发挥更强的阻燃效果。在聚氨酯泡沫塑料中，含磷阻燃剂主要在凝聚相发挥作用，磷化物可以消耗泡沫塑料燃烧时分解出的可燃气体，使其转化成不易燃烧的炭化物，泡沫体中磷(P)含量达1.5％左右时即可获得较佳的阻燃效果。加阻燃剂延缓了泡沫的热分解，使得起始分解温度提高。在一定程度内，泡沫中阻燃剂含量越高，则阻燃性越高。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1、本专利技术制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中采用的阻燃剂为无卤环保型阻燃剂环状焦磷酸酯，燃烧时不会释放有毒气体；此外，因具有环状结构，热稳定性好，磷含量高，阻燃效率佳，保持了硬质聚氨酯泡沫材料原有的物理机械性能和力学性能。2、本专利技术使用的阻燃剂无卤环状焦磷酸酯，阻燃效率高，用量少，不仅节约成本，而且与基材相容性好，不易迁移和渗出。3、本专利技术使用的阻燃剂制备的高效、环保阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，原料来源充足以及成本低廉，制备方法简单、工业条件易控制，适于工业化生产。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1称取100g聚醚二元醇(分子量为1000)、0.5g的L-6900L、6.0g的水、1.0g的二甲基乙醇胺、25g玻璃纤维和7g的阻燃剂焦磷酸二(乙二醇)酯，将其均匀混合制成聚氨酯组合物A；称取150g异氰酸酯，加入聚氨酯组合物A料中，质量比为1：1，并用电动搅拌器搅拌均匀得到混合液B；将混合液B溶液倒入模具中，使其发泡，待泡沫固化脱模后置于烘箱内，在70℃下熟化2h，即可得到一种高效、环保阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。本实施例阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能、力学性能测试结果表明：氧指数25、UL-94V-0级、吸水率4.3％、拉伸强度200.30MPa、压缩强度209本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用，其特征在于，所述无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中为阻燃剂，无卤环状焦磷酸酯的结构式为(1)

【技术特征摘要】
1.一种无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用，其特征在于，所述无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中为阻燃剂，无卤环状焦磷酸酯的结构式为(1)其中R为烷基或者芳基。2.根据权利要求1所述的无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用，其特征在于，所述制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的方法包括如下步骤：(1)将多羟基化合物、泡沫稳定剂、发泡剂、催化剂以及阻燃剂混合均匀，制成聚氨酯组合物A；(2)将异氰酸酯加入聚氨酯组合物A中，再次搅拌均匀得到混合液B；(3)将混合液B倒入模具中使其发泡成型，泡沫熟化后即可得到阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。3.根据权利要求2所述的无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用，所述多羟基化合物为聚醚多元醇、聚二丁烯二元醇、山梨醇中的一种或多种。4.根据权利要求2-3所述的无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用，所述多羟基化合物为聚醚二元醇或聚醚三元醇。5.根据权利要求2所述的无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用，所述泡沫稳定剂为L-6900L、DC193、5604、B8418、B8460、AK-8801、AK-8803或AK-8808中的一种，泡...

【专利技术属性】
技术研发人员：职慧珍，赵新叶，杨锦飞，黄小冬，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32