专利名称：无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无卤素无机纳米改性高性能聚氨酯电子阻燃膜 材料。解决了现有以卤素阻燃剂为体系的电子阻燃膜，在高温燃烧时， 所产生的有害气体对环境二次性污染等问题。
本发明以新型无机纳米硅酸盐阻燃剂作为固相阻燃屏障物，以磷 氮阻燃剂作为气相阻燃屏障物，以聚氨酯材料为结构体合成的新一代 无卤素环保型电子阻燃膜。在高温燃烧时，具有无毒，低烟，高效等 特点，符合国际环境保护要求，适用于国防，医药，汽车等电子领域 的保护材料。
背景技术：
目前电子行业所用的电子阻燃膜基本上以卤素阻燃剂为主。由于 在燃烧中卤素阻燃剂产生大量的有害气体对环境造成二次性污染，国 际发达国家己禁止使用以卤素阻燃剂为体系的电子阻燃膜。
为了符合国际市场的要求，急需开发出新一代无卤素高性能的新 型电子阻燃膜材料。
发明内容
为了解决现有以卤素阻燃剂为体系的电子阻燃膜技术存在的问 题，本发明提供了一种无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材料， 在高温燃烧时，具有无毒，低烟，高效等特点。
本发明解决上述技术问题采取的方案是本发明通过无机纳米材料的表面效应性，小尺寸效应性，耐热性 及层状纳米材料的几何结构特异性等特征使其与含有活泼氢的小分 子有机物相吸附结合，与异氰酸酯交联反应生成无机纳米硅酸盐改性 聚氨酯预聚材料，并与磷氮阻燃剂相结合，形成结构致密，热稳定性 好，阻隔性优异等特征的高性能电子阻燃膜。在高温燃烧条件下，新 型无机纳米硅酸盐阻燃剂作为固相阻燃屏障物，磷氮阻燃剂作为气相 阻燃屏障物，在基体材料的表面形成了传热，传质的屏障，隔绝了外 界氧的进入，减少燃烧热的形成与扩散，有效地抑制基体材料的热降 解。避免挥发性可燃物的传递，达到低烟，高效，无毒的阻燃效果。
一种无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材料，以重量份计包
括
聚氨酯预聚材料20 60
小分子多元醇 4 10
植物油 0 10
抗氧化剂 0.001 1
增塑剂 0 5
磷氮阻燃剂 30 50
色浆 0 5。
具体的，聚氨酯预聚材料的用量可以为20， 25， 30， 35， 40，
45， 55或60重量份；
小分子多元醇的用量可以为4， 5， 6， 7， 8， 9或10重量份； 植物油的用量可以为O， 2， 4， 6， 8或10重量份； 抗氧化剂的用量可以为0.001， 0.005， 0.01， 0.02， 0.03， 0.05，
0.06， 0.08， 0.1， 0.2， 0.3， 0.5， 0,6, 0.8或1重量份； 增塑剂的用量可以为O， 1， 2， 3， 4或5重量份；磷氮阻燃剂的用量可以为30， 35, 40， 45或50重量份； 色浆的用量可以为O， 1， 2， 3， 4或5重量份。 在上述方案的基础上，所述的无机纳米改性聚氨酯预聚材料由无
机纳米硅酸盐5 40重量份，植物油10 30重量份，活泼氢有机物
5 50重量份，催化剂0. 001 0. 05重量份，与异氰酸酯20 50重
量份反应制得，其中
无机纳米硅酸盐的用量可以为5， 10， 15， 20， 25， 30， 35或
40重量份；
植物油的用量可以为IO， 15， 20， 25或30重量份；
活泼氢有机物的用量可以为5， 10， 15， 20， 25， 30， 35， 40， 45或50重量份；
催化剂的用量可以为0.001， 0.005， 0.01， 0.015， 0.02， 0.03， 0. 04或0. 05重量份；
异氰酸酯的用量可以为20， 25， 30， 35， 40， 45或50重量份。
在上述方案基础上，所述的小分子多元醇为乙二醇或丙二醇；所 述的植物油为天然植物油或改性的植物油，为蓖麻油、大豆油、棕榈 油、酯交换改性蓖麻油中的一种或其组合。
所述的活泼氢有机物为二元醇、二元酸、聚酯型多元醇或聚醚型 多元醇，其中，二元醇包括乙二醇，丙二醇，丁二醇等。
所述的无机纳米硅酸盐为纳米级滑石、高岭土、蒙脱土中的一种 或其组合物，其中，无机纳米材料的粒径为1 10nm。
所述的催化剂为三亚乙基二胺、四甲基亚烷基二胺、二甲基环己 胺等胺类催化剂、辛酸亚锡、硫醇二丁锡、醋酸二丁基锡中的一种或 其组合。
所述的异氰酸酯为4， 4' - 二苯基甲烷二异氰酸酯、2， 4' - 二苯基甲垸二异氰酸酯、2， 2' - 二苯基甲烷二异氰酸酯、邻甲苯二异 氰酸酯中的一种或其组合。
所述的抗氧化剂为四亚甲基(3， 5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸)甲 酯、三甘醇双-[3- (3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、2， 6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2， 6-二叔丁基对甲酚中的一种或其组合。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻 苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二十一垸酯、脂肪族二酸酯、癸二酸 二丁酯、环状碳酸酯中的一种或其组合。
所述的磷氮阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂、三聚氰胺盐类阻燃剂、或 三聚氰胺聚磷酸盐类阻燃剂。
所述的色浆为聚酯型或聚酯型聚氨酯材料通用色浆。
针对上述无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材料的制备方 法，包括
A、 聚氨酯预聚材料的制备
将纳米硅酸盐，植物油，含活泼氢有机物，催化剂，加热升温脱 水，温度控制在70 120°C，与异氰酸酯反应制得，反应时间1 2小 时，反应完全，冷至室温；
B、 无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材料的制备
将聚氨酯预聚材料，小分子多元醇，植物油，抗氧化剂，增塑剂， 磷氮阻燃剂，色浆，放入搅拌器中。加热至100 120°C，搅拌混合 制成无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃材料，该材料经齿轮泵或螺 杆挤出泵送致刮涂或滚涂成膜机制成无卤素无机纳米改性聚氨酯电 子阻燃膜。
本发明的有益效果是 1.本发明利用新型纳米无机硅酸盐材料与聚氨酯材料相结合形成一种结构致密，强度高，柔性好，阻燃隔热的屏蔽材料。
2. 本发明无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜是一种无卤素阻燃 材料，避免了燃烧中所产生的二次性气体污染。
3. 本发明无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜利用新型环保阻燃 剂，是一种无毒，低烟，高效，绿色的环保型材料。
4. 本发明无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜无甲苯，无二甲苯， 无甲乙酮，无甲醛等有害有机溶剂。
5. 本发明无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜是一种热稳定性好， 耐水解的阻燃材料。
具体实施方式
实施例1
A、 聚氨酯预聚材料的制备
将无机纳米硅酸盐35重量份，植物油15重量份，活泼氢有机物 40重量份，催化剂0.005重量份，加热升温脱水，温度控制在70 120°C，与异氰酸酯30重量份反应，保温搅拌反应时间1-2小时，反 应完全，冷至室温备用；
B、 无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材料的制备
将聚氨酯预聚材料40重量份，小分子多元醇4重量份，植物6 重量份，抗氧化剂0.01重量份，增塑剂4重量份，磷氮阻燃剂45重 量份，色浆1重量份，放入搅拌器中，加热至100 120°C，搅拌混 合制成无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃材料，该材料经齿轮泵或 螺杆挤出泵送致刮涂或滚涂成膜机制成无卤素无机纳米改性聚氨酯 电子阻燃膜。 实施例2A、 聚氨酯预聚材料的制备方法同实例1;
B、 无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材料的制备
将聚氨酯预聚材料36重量份，小分子多元醇5重量份，植物4 重量份，抗氧化剂0.01重量份，增塑剂5重量份，磷氮阻燃剂50重 量份，色浆1重量份，放入搅拌器中，加热至100 120°C，搅拌混 合制成无齒素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃材料，该材料经齿轮泵或 螺杆挤出泵送致刮涂或滚涂成膜机制成无卤素无机纳米改性聚氨酯 电子阻燃膜。
权利要求
1、一种无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材料，包括无机纳米改性聚氨酯预聚材料20～60重量份，小分子多元醇4～10重量份，植物油0～10重量份，抗氧化剂0.01～1重量份，增塑剂0～5重量份，磷氮阻燃剂30～50重量份，色浆0～5重量份。
2、 根据权利要求1所述的无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材 料，其特征在于所述的无机纳米改性聚氨酯预聚材料由无机纳米硅 酸盐5 40重量份，植物油10 30重量份，活泼氢有机物5 50重 量份，催化剂0.0001 0.05重量份，与异氰酸酯20 50重量份反 应制得。
3、 根据权利要求1所述的无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材 料，其特征在于所述的小分子多元醇为乙二醇或丙二醇；所述的植 物油为天然植物油或改性的植物油，为蓖麻油、大豆油、棕榈油、酯 交换改性蓖麻油中的一种或其组合。
4、 根据权利要求1所述的无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材 料，其特征在于所述的抗氧化剂为四亚甲基(3， 5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸)甲酯、三甘醇双_[3- (3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基) 丙酸酯]、2， 6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2， 6-二叔丁基对甲酚中的一 种或其组合；所述的增塑剂为邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异 壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二十一烷酯、脂肪族二酸酯、 癸二酸二丁酯、环状碳酸酯中的一种或其组合。
5、 根据权利要求1所述的无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材 料，其特征在于所述的磷氮阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂、三聚氰胺盐 类阻燃剂、或三聚氰胺聚磷酸盐类阻燃剂。
6、 根据权利要求1所述的无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材料，其特征在于所述的色浆为聚酯型或聚醚型聚氨酯材料通用色浆。
7、 根据权利要求2所述的无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材料，其特征在于所述的活泼氢有机物为二元醇、二元酸、聚酯型多 元醇或聚醚型多元醇。
8、 根据权利要求2所述的无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材料，其特征在于所述的无机纳米硅酸盐为纳米级滑石、高岭土、蒙脱土中的一种或其组合物，其中，无机纳米硅酸盐的粒径为1 10nm。
9、 根据权利要求2所述的无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材 料，其特征在于所述的催化剂为三亚乙基二胺、四甲基亚垸基二胺、二甲基环己胺、辛酸亚锡、硫醇二丁锡、醋酸二丁基锡中的一种或及 其组合物。
10、 根据权利要求2所述的无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材料，其特征在于所述的异氰酸酯为4， 4' - 二苯基甲烷二异氰酸酯、2, 4， - 二苯基甲垸二异氰酸酯、2， 2， - 二苯基甲烷二异氰酸 酯、邻甲苯二异氰酸酯中的一种或其组合。
全文摘要
本发明是一种环保型无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材料。为了克服现有卤素电子阻燃膜燃烧中所产生的二次性有害气体污染等问题，本发明以新型纳米级无机硅酸盐及磷氮化合物为阻燃剂，以聚氨酯材料为结构体，合成的新一代无卤素环保型电子阻燃膜。所述的无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜材料包括无机纳米改性聚氨酯预聚材料20～60重量份，小分子多元醇4～10重量份，植物油0～10重量份，抗氧化剂0.01～1重量份，增塑剂0～5重量份，磷氮阻燃剂30～50重量份，色浆0～5重量份。该无卤素无机纳米改性聚氨酯电子阻燃膜在高温燃烧时具有无毒，低烟，高效等特点，符合环保的要求。
文档编号C08K5/521GK101298513SQ20081003896
公开日2008年11月5日 申请日期2008年6月13日 优先权日2008年6月13日
发明者孙寿彬, 孙寿松, 孙寿鹏, 张未来 申请人:上海世鹏聚氨酯科技发展有限公司