一种可用于聚氨酯硬泡阻燃的反应型阻燃剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种可用于聚氨酯硬泡阻燃的反应型阻燃剂及其制备方法和应用。所述反应型阻燃剂具有如下式I所示的结构，其中，R1、R2各自独立地选自甲基或乙基；R3选自甲基；x为3

【技术实现步骤摘要】
一种可用于聚氨酯硬泡阻燃的反应型阻燃剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及阻燃
更具体地，涉及一种可用于聚氨酯硬泡阻燃的反应型阻燃剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在过去的几十年里，受建筑采暖与制冷能耗增长和环境保护问题的推动保温泡沫材料得到了快速发展。其中，硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)因其价格低廉、抗压强度较高在众多已商业化的RPUF中脱颖而出，成为外墙保温中保温泡沫材料的重要组成部分。然而与其他有机材料一样，RPUF具有内在可燃性，LOI约为18.5％，燃烧时会释放大量热量和有毒烟气，且没有UL
‑
94等级，严重限制了其实际应用价值。目前改善RPUF阻燃性能的常用策略有三种，即反应性阻燃剂(FRs)、添加剂阻燃剂(FRs)和阻燃涂料的应用。其中，添加剂型阻燃剂使RPUF的力学性能急剧下降，涂层型阻燃剂由于界面附着力和结合力较弱耐久性差，反应型阻燃剂通过化学反应进入基体，与基体具有良好的结合力，对RPUF物理性能的影响可以忽略，但阻燃效率不高，表现在极限氧指数较低(<27.0％)，热释放速率较高。

技术实现思路

[0003]基于以上事实，本专利技术的目的在于提供一种可用于聚氨酯硬泡阻燃的反应型阻燃剂及其制备方法和应用，以解决现有技术中，用于对硬质聚氨酯泡沫塑料进行阻燃的反应型阻燃剂阻燃效率不高，尤其是极限氧指数较低、热释放速率较高等问题。
[0004]一方面，本专利技术提供一种可用于聚氨酯硬泡阻燃的反应型阻燃剂，所述反应型阻燃剂具有如下式I所示的结构：
[0005][0006]R1、R2各自独立地选自甲基或乙基；
[0007]R3选自甲基；
[0008]x为3
‑
6的正整数。
[0009]进一步地，所述反应型阻燃剂为烷氧基膦酸酯与多元醇通过酯交换反应得到的含活性羟基的含磷阻燃剂。
[0010]进一步地，所述烷氧基膦酸酯选自甲氧基膦酸酯或乙氧基膦酸酯。
[0011]进一步地，所述多元醇选自3
‑
6个碳的多元醇。
[0012]进一步地，所述多元醇选自甘油、赤藓糖醇、木糖醇、山梨醇或甘露醇中的一种或几种。本专利技术的技术方案中，选择如前所述的多元醇对烷氧基磷酸酯进行改性(酯交换反
应)得到的含磷阻燃剂尤其适用于聚氨酯硬泡的阻燃，其能显著提高聚氨酯硬泡的极限氧指数、降低其热释放速率，同时对其物理性能的影响很小，可忽略不计。
[0013]进一步地，所述反应型阻燃剂中，磷含量为16
‑
20wt％。此时，能显著提高聚氨酯硬泡的极限氧指数、降低其热释放速率且几乎不影响聚氨酯硬泡的物理性能。
[0014]又一方面，本专利技术提供如上所述的反应型阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：
[0015]在氮气气氛及搅拌条件下，将烷氧基膦酸酯与多元醇的混合物加热至完全融化；
[0016]继续加热至反应温度，并在此反应温度下进行冷凝回流反应，得到所述反应型阻燃剂。
[0017]进一步地，所述反应的流程如下式所示：
[0018][0019]其中，R1、R2、R3和x的定义同上所述。
[0020]进一步地，所述烷氧基膦酸酯与多元醇的摩尔比为2:1
‑
2.5:1。
[0021]进一步地，所述反应温度为160
‑
170℃，反应的时间为6
‑
8h。
[0022]进一步地，加热至完全融化的温度为110
‑
130℃。
[0023]进一步地，所述制备方法中，在冷凝回流反应后，还包含如下步骤：停止通氮，升温至175
‑
180℃抽真空2
‑
3h去除未反应的原料和副产物。
[0024]又一方面，本专利技术提供一种阻燃聚氨酯硬泡，按重量份计，该阻燃聚氨酯硬泡的原料中包含如下组分：90
‑
100份聚醚多元醇、130
‑
150份多苯基多异氰酸酯和22
‑
25份如上所述的反应型阻燃剂。
[0025]进一步地，所述多苯基多异氰酸酯选自MDI或三官聚醚多元醇改性MDI。多苯基多异氰酸酯可以增加交联度，稳定泡沫结构。
[0026]本专利技术提供的阻燃聚氨酯硬泡的原料中，使用相对量很少的该反应型阻燃剂即赋予其好的阻燃剂。
[0027]进一步地，所述聚醚多元醇的羟值为430
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470mgKOH/g，25℃粘度为2500
‑
4000mPa
·
s，优选羟值为450mgKOH/g。更进一步地，所述聚醚多元醇为聚醚多元醇4110。
[0028]进一步地，按重量份计，该阻燃聚氨酯硬泡的原料中还包含如下组分：1.5
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3.5份泡沫稳定剂、0.6
‑
0.9份催化剂和1.5
‑
3.0份去离子水。
[0029]进一步地，所述泡沫稳定剂选自硅油。
[0030]进一步地，所述催化剂选自质量浓度33％的三乙二胺溶液(A33)、辛酸亚锡(D19)、二月桂酸二丁基锡中的一种或两种混配，优选浓度33％的三乙二胺溶液。
[0031]进一步地，所述硅油为硬泡专用硅油，可选用迈图AK
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8805、AK
‑
8818、AK
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158中的一种，优选AK8805。
[0032]上述组分中，去离子水具有发泡剂的作用。
[0033]又一方面，本专利技术提供如上所述的阻燃聚氨酯硬泡的制备方法，包括如下步骤：
[0034]将除多苯基多异氰酸酯的原料混匀后，加入多苯基多异氰酸酯，混匀，于模具中在室温下自由发泡，再在室温固化，得所述阻燃聚氨酯硬泡。
[0035]本专利技术的有益效果如下：
[0036]本专利技术提供的反应型阻燃剂为含活性羟基的含磷阻燃剂，其独特的结构和组成使得其能很好的提高聚氨酯硬泡的极限氧指数、降低其热释放速率，同时几乎不影响其力学性能。
[0037]本专利技术提供的反应型阻燃剂的制备方法中，无需使用任何溶剂和催化剂，采用一锅法和全水自由发泡法的方法即可制备得到所述反应型阻燃剂，且产物收率较高，约达到79
‑
82％。
附图说明
[0038]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0039]图1示出实施例1中DMMP、赤藓糖醇、反应型阻燃剂FRC、得到的反应型阻燃剂FRD的红外谱图。
[0040]图2示出实施例1中DMMP、赤藓糖醇、反应型阻燃剂FRC、得到的反应型阻燃剂FRD的核磁谱图。
具体实施方式
[0041]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可用于聚氨酯硬泡阻燃的反应型阻燃剂，其特征在于，所述反应型阻燃剂具有如下式I所示的结构：其中，R1、R2各自独立地选自甲基或乙基；R3选自甲基；x为3
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6的正整数。2.根据权利要求1所述的反应型阻燃剂，其特征在于，所述反应型阻燃剂为烷氧基膦酸酯与多元醇通过酯交换反应得到的含活性羟基的含磷阻燃剂。3.根据权利要求1或2所述的反应型阻燃剂，其特征在于，所述烷氧基膦酸酯选自甲氧基膦酸酯或乙氧基膦酸酯；和/或所述多元醇选自3
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6个碳的多元醇；优选地，所述多元醇选自甘油、赤藓糖醇、木糖醇、山梨醇或甘露醇中的一种或几种。4.根据权利要求1或2所述的反应型阻燃剂，其特征在于，所述反应型阻燃剂中，磷含量为16
‑
20wt％。5.如权利要求1
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4任一项所述的反应型阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在氮气气氛及搅拌条件下，将烷氧基膦酸酯与多元醇的混合物加热至完全融化；继续加热至反应温度，并在此反应温度下进行冷凝回流反应，得到所述反应型阻燃剂。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述反应温度为160
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170℃，反应的时间为6
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【专利技术属性】
技术研发人员：崔正，陈宇，
申请(专利权)人：北京华腾新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：