专利名称：一种阻燃型聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫、其制备方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种聚氨酯泡沫塑料及其制备方法和应用，尤其是一种阻燃型聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫、其制备方法及应用，属于高分子材料领域。
背景技术：
自聚氨酯泡沫材料诞生以来，特别是最近几十年来种类多样聚醚或聚酯多元醇与有机功能异氰酸酯的开发面世，基于含有活泼氢原子组分和异氰酸酯反应组分发泡制备的聚氨酯软泡和硬质泡沫塑料，因其具有低导热系数、低密度、容易现场应用加工成形等特点，已经在建筑保温、节能工程、车辆制造与内饰、工业管道、冷库和冰箱等相关绝热保温技术领域得到越来越广泛的应用(《聚氨酯泡沫塑料》朱吕民、刘益军著，化学工业出版社)。 聚氨酯泡沫塑料是由碳、氢等元素组成的多孔状有机高分子材料，密度低、比表面积大，通常情况下其极限氧指数(OI)为17左右，易着火燃烧，并同时产生大量有毒有害的烟雾。随着工业与民用建筑、车辆、航空航天、机械电子、石油化工等应用领域对相关材料的阻燃性能等级要求的不断提升，在保持聚氨酯泡沫优异应用性能的基础上，研究开发匹配的高效阻燃新技术是目前阻燃型聚氨酯泡沫塑料应用发展的重要课题。为了提升聚氨酯泡沫的阻燃性能，通过发泡体系配方中采用的过量异氰酸酯官能团(-NC0)在相应催化剂下的三聚反应，形成三官能度的六元环状结构氮杂异氰脲酸酯，一方面可以提高反应体系的交联度和最终泡沫产品的尺寸稳定性与耐热性，同时异氰脲酸酯结构可以显著提高了泡沫塑料产品的阻燃性能。特别是采用芳烃聚酯多元醇为多元醇组分的情况下，即使不外添加助燃功能助剂，泡沫塑料产品的极限氧指数(OI)可提升至25左右，和较低烟密度(SDR)和优异的耐火焰贯穿性能，为提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能提供了一个可能的解决方案。另一方面，由于纯粹的聚异氰脲酸酯结构泡沫存在交联度大、脆性过高等缺点，因此目前国内外广泛采用结合柔性聚氨酯和阻燃性聚异氰脲酸酯结构各自优点的手段，制备阻燃型聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫塑料，然而客观上仅仅采用上述技术生产的产品仍然普遍达不到依 GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》测试方法 规定的B级的性能要求。
通常聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫由聚醚/聚酯多元醇、异氰酸酯、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂等组分混合反应制备而得到，为了进一步提高聚氨酯改性聚异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备过程中采用反应性阻燃剂和/或添加阻燃剂组分。中国发明专利申请CN1138057A公开了由特种多元醇混合物和异氰酸酯，在催化剂和发泡剂存在下制备聚氨酯改性聚异氰脲酸酯开孔泡沫的方法，其特征是所采用异氰酸酯组分的平均官能度为2. 0-2. 8，异氰酸酯和羟基的官能团比(简称异氰酸酯指数)为1.5-6.0。国际专利申请WO 02-40566公开了由聚合MDI和羟值至多为IOOmg KOH/g的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇，在含水或水和低沸点化合物混合物发泡剂的存在下，制备具有优异抗压强度、尺寸稳定性、阻燃性和粘合性的闭孔硬质PIR泡沫，其导热系数为22. 0-23. 5 mW/m.K。中国发明专利申请CN1621429A公开了以芳香族聚酯多元醇、基于脂肪胺的聚醚多元醇、复合液态有机阻燃剂、水、催化剂、发泡剂HCFC-141b、44V20L粗 MDI (PAPI)等制备PIR泡沫的方法，其使用温度能够满足绝热保温材料或夹芯复合板材的应用性能需求，泡沫密度至多可达70 Kg/m3，燃烧氧指数为26-28。中国发明专利申请 CN101003611A公开了以聚酯多元醇、聚醚多元醇、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂和复合阻燃剂为组分A、异氰酸酯为组分B制备双组分聚氨酯防火封堵发泡体系的方法，其特征是运用了聚异氰脲酸酯、聚磷酸铵(APP)、膨胀石墨三者间的协同阻燃作用。中国发明专利申请CN101319039A公开了以聚酯多元醇、聚醚多元醇、扩链剂、泡沫稳定剂、复合胺催化剂、 发泡剂、复合阻燃剂、PAPI等为配方原料，制备BI级喷涂型聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫塑料，其特征是采用了甲基膦酸二甲基(DMMP)/三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)复合阻燃剂。国际专利申请W02008-118699公开了以有机低磷酸三苯基酯、高磷含量的磷酸异丙基苯基酯作为复合阻燃剂制备阻燃型聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫。最近，中国发明专利申请CN102295616A和CN102304146A分别公开了一种以三聚氰胺为骨架并具有多羟基官能团的氨基树脂和一种具有三羟基结构的磷酸酯的制备方法及其作为反应性阻燃剂在聚氨酯中的应用，但没有公开所得聚氨酯的具体阻燃性能指标。综合上述国内外已经公开的阻燃聚氨酯改性异氰脲酸酯泡沫塑料的合成配方与制备方法，与采用反应性阻燃剂相比，采用添加型阻燃剂的技术路线更具有经济性。目前添加型阻燃剂主要有含卤、含磷有机阻燃剂和无机氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锑、多聚磷酸铵、红磷、石墨等。在PIR泡沫合成配方中采用含卤、含磷有机阻燃剂获得的阻燃效果比较显著，然而存在燃烧抑烟效果差、烟气密度高、烟气毒性高等问题，而采用无机阻燃剂时通常配方使用量较大，无机阻燃剂与多元醇组分的混合稳定性和泡沫制品的均匀性差，且无机阻燃剂的粉体细度对最终泡沫制品的燃烧氧指数和力学性能产生显著影响。因此，如何在采用低成本添加型阻燃剂技术路线的条件下，制备获得的聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫同时具有低导热系数(〈25 mW/m.K)、高氧指数01( 3 33)和低烟气密度SDR 15)是目前的难题。发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出一种具有低导热系数、高氧指数和低烟气密度的阻燃型聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫。
本发明的目的通过以下技术方案实现一种阻燃型聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫，包括以下质量份的组分
权利要求
1.一种阻燃型聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫，包括以下质量份的组分多元醇100复合催化剂1. 5-12. O泡沫稳定剂O. 1-3. O发泡剂10-50复合阻燃剂30-100异氰酸酯200-600。
2.根据权利要求1所述阻燃性聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫，其特征在于所述多元醇是平均分子量为200-2000 g/mol、羟值为50-400 mgKOH/g的聚酯多元醇。
3.根据权利要求2所述阻燃性聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫，其特征在于所述聚酯多元醇的平均分子量为200-600 g/mol、羟值为200-400 mgKOH/g。
4.根据权利要求1所述阻燃性聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫，其特征在于所述复合催化剂由以下至少两种催化剂复合组成，催化剂1:有机碱化合物，包括2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、N，N’，N”-三(二甲氨基丙基)对称六氢三嗪中的至少一种，以配方中多元醇组分为100质量份计算，所述催化剂 I的配方用量为1. 0-5. O质量份；催化剂2:脂肪族羧酸的碱金属盐，包括醋酸、辛酸、油酸的碱金属盐中的至少一种，以多元醇组分为100质量份计算，所述催化剂2的用量为O. 5-4. O质量份；所述催化剂2是乙酸钾、2-乙基己酸钾中的至少一种；催化剂3 :有机多胺化合物，以多元醇组分为100质量份计算，所述催化剂3的用量为0-3. O质量份；所述催化剂3是三乙烯二胺、N’，N’ - 二乙基环己胺、五甲基二乙烯三胺中的至少一种。
5.根据权利要求1所述阻燃性聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫，其特征在于所述泡沫稳定剂是硅氧烷氧化烯烃的共聚物、有机硅氧聚合物、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种。
6.根据权利要求1所述阻燃性聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫，其特征在于所述发泡剂包括沸点为-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种。
7.根据权利要求1所述阻燃性聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫，其特征在于所述复合阻燃剂由质量比为80-20 20-80的液体阻燃剂和固体阻燃剂组成；所述液体阻燃剂是三 (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)亚乙基二磷酸酯中的至少一种，所述固体阻燃剂是聚磷酸胺、多聚磷酸密胺、 三聚氢胺、十溴联苯、十溴联苯醚、散氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、粉状石墨、鳞片状膨胀石墨中的至少一种。
8.根据权利要求1所述阻燃性聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫，其特征在于所述异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯、2，4_ 二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的至少一种，指数为2-8。
9.根据权利要求1所述阻燃性聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫的制备方法，包括以下步骤步骤一、将多元醇、发泡剂、复合阻燃剂按所述比例在20-30°C下搅拌混合得到组合物为组分A ；步骤二、将复合催化剂和泡沫稳定剂按所述比例在20-30°C下搅拌混合得到组合物为组分B ；步骤三、将所述比例的异氰酸酯作为组分C ；步骤四、将所述组合物为组分A、B、C在30-45°C下，搅拌速度为500-2000rpm混合5-15 秒，将混合物迅速移至模具箱中发泡，发泡环境温度为25-40°C，模具温度为30-45°C ； 步骤五、发泡后将泡沫塑料在室温下熟化72小时以上，即得成品。
10.根据权利要求1所述阻燃型聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫在阻燃绝热保温泡沫板材和喷涂泡沫中的应用。
全文摘要
本发明涉及一种聚氨酯泡沫塑料及其制备方法和应用，尤其是一种阻燃型聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫、其制备方法及应用，属于高分子材料领域。本发明的配方包括以下质量份的组分多元醇100份，复合催化剂1.5-12.0份，泡沫稳定剂0.1-3.0份，发泡剂10-50份，复合阻燃剂30-100份，异氰酸酯200-600份。其制备方法可以制备出孔径尺寸和泡沫密度均匀一致的成品，并且合成制备方法简单，既可以通过手工发泡，也可以应用于喷涂成形，便于规模生产与应用。其优点是在保持导热系数低于25mW/m.K的同时，可同步实现泡沫燃烧极限氧指数OI≧33和烟气密度SDR<15，克服了现有技术中单一采用有机阻燃剂时经常发生的配方泡沫氧指数提高会导致烟气密度同步升高的问题。
文档编号C08G101/00GK103030780SQ20121058895
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者肖荣仁, 曹阿民, 肖广国 申请人:南京弘诺科技有限公司