耐水核壳结构阻燃剂及其在制备聚氨酯复合材料中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于阻燃材料领域，具体涉及一种耐水核壳结构阻燃剂及其在制备聚氨酯 复合材料中的应用。
【背景技术】
[0002] 随着现代技术的发展，高分子材料在现代生活中越来越广泛的应用，聚氨酯材料 由于其优异的性能，大量地被用于在交通运输、建筑隔热材料领域。但是聚氨酯材料容易燃 烧，这给现在社会带来了极大的事故隐患。因此，聚氨酯阻燃技术显得越来越重要，在过去 的几十年中，阻燃技术飞速发展，经历了从卤系阻燃到无卤阻燃的发展过程，阻燃体系不断 的丰富和完善，其中磷系阻燃剂大都具有低烟、无毒、低卤、无卤等优点，符合阻燃剂的发展 方向，具有很好的发展前景，成为目前阻燃研宄的热点。
[0003] 聚磷酸铵（APP)是一种广泛应用于聚氨酯中的磷系阻燃剂，聚磷酸铵的含磷量高 达30 %~32 %，含氮为14 %~16 %。其突出的特征是燃烧时的生烟量极低，不产生卤化氢， 无毒无味，不产生腐蚀气体，热稳定性高，是一种性能优良的非卤阻燃剂。然而由于其自身 结构的原因，APP吸湿性很强，容易溶于水。因此在用于聚氨酯硬质泡沫时容易向材料表面 迀移，导致有效阻燃剂流失，造成阻燃性能下降。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种耐水核壳结 构阻燃剂。该阻燃剂相容性好、耐水性能优良。
[0005] 本发明的另一目的在于提供上述耐水核壳结构阻燃剂的制备方法。
[0006] 本发明的再一目的在于提供上述耐水核壳结构阻燃剂在制备聚氨酯复合材料中 的应用。
[0007] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] 一种耐水核壳结构阻燃剂，该阻燃剂具有核壳结构，以聚磷酸铵为核，核的表面包 覆着一层疏水性的树脂；所述疏水性的树脂为三聚氰胺甲醛预聚体与多氨基聚醚的共聚 物。
[0009] 所述的三聚氰胺甲醛预聚体通过摩尔比为1 :(1.5~3.5)的三聚氰胺和甲醛预聚 合而成；所述多氨基聚醚为聚醚胺、壳聚糖、对苯二胺或4, 4'-二氨基二苯醚等。
[0010] 上述耐水核壳结构阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：在室温条件下将聚磷酸铵 (APP)加入溶剂中，搅拌升温至50~60°C后，加入三聚氰胺甲醛预聚体，升温至60~90°C， 调节pH为酸性，然后加入多氨基聚醚，保持搅拌0.5~6小时；然后冷却、抽滤、洗涤、干燥， 所得白色粉末即为所述耐水核壳结构阻燃剂。
[0011] 所述的溶剂为乙醇、丙酮、甲苯或环己烷，其用量为每60g聚磷酸铵采用100~ 300mL溶剂。
[0012] 所述三聚氰胺甲醛预聚体与多氨基聚醚的质量比为（3~6) :1。
[0013] 所述三聚氰胺甲醛预聚体与聚磷酸铵的质量比为1: (8~15)。
[0014] 上述耐水核壳结构阻燃剂在制备聚氨酯复合材料中的应用，所述应用的具体步骤 如下：将3. 2质量份的耐水核壳结构阻燃剂和3质量份的正戊烷混合，在冰水浴中加入10 质量份的聚醚多元醇和〇. 07~〇. 21质量份的催化剂，搅拌均匀，配成料A;取10质量份二 苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)在50~80°C下液化，得到料B;然后将料A加至料B中，搅拌， 观测到表面开始膨胀成白色的时候，倒入预先准备好的模具中，然后放入60°C烘箱熟化，得 到所述聚氨酯复合材料。
[0015] 所述的聚醚多元醇的轻值为420~470mgKOH/g。
[0016] 所述的催化剂为有机锡催化剂，优选为三乙烯二胺。
[0017] 上述制备的聚氨酯复合材料主要用于绝热材料和保温材料领域。
[0018] 与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
[0019] (1)本发明所制备的耐水核壳结构阻燃剂表面具有活性反应基团，能够和聚氨酯 基材反应。
[0020] (2)本发明所制备的耐水核壳结构阻燃剂，以聚磷酸铵为囊芯，以三聚氰胺甲醛多 氨基化合物共聚树脂为囊材，其囊材具有大量的疏水性基团，大幅度改善传统阻燃剂易溶 于水的缺点。
[0021] (3)本发明所制备的耐水核壳结构阻燃剂，其囊材为含氮丰富的树脂，和囊芯具有 协效阻燃作用，具有高效阻燃性。
[0022] (4)本发明所制备的聚氨酯复合材料且能够在高湿环境中长期保持阻燃效果。
【附图说明】
[0023]图1为聚磷酸铵和实施例1制备的耐水核壳结构阻燃剂的电镜图，其中a是聚磷 酸铵，b是实施例1制备的耐水核壳结构阻燃剂。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
[0025] 实施例1
[0026](一）制备耐水核壳结构阻燃剂：
[0027] 在室温条件下将聚磷酸铵（APP)粉粒加100mL无水乙醇中，搅拌升温至50°C后，加 入12g三聚氰胺甲醛预聚体，升温至60°C，调节pH为酸性，然后加入2g聚醚胺，保持搅拌时 间0. 5小时，然后自动冷却，抽滤，洗涤，干燥，所得白色粉末即为耐水核壳结构阻燃剂。
[0028](二）制备聚氨酯复合材料：
[0029] 取3. 2质量步骤（一）制备的耐水核壳结构阻燃剂，加入3质量份的正戊烷，在冰 水浴中放置，阻燃剂被正戊烷浸润；然后加入10质量份的聚醚多元醇，〇. 12质量份的催化 剂，搅拌均匀，配成料A;取10质量份二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)，在50°C下液化，全部液 化成液体，得料B;然后将料A加入到料B中，搅拌，观测到表面开始膨胀成白色的时候，倒 入预先准备好的模具中，而后放入60°C烘箱熟化，得到聚氨酯复合材料。
[0030] 实施例2
[0031] (一）制备耐水核壳结构阻燃剂：
[0032] 在室温条件下将聚磷酸铵（APP)粉粒加120mL无水乙醇中，搅拌升温至50°C后，加 入15g三聚氰胺甲醛预聚体，升温至70°C，调节pH为酸性，然后加入2g聚醚胺，保持搅拌时 间2小时；然后自动冷却，抽滤，洗涤，干燥，所得白色粉末即为耐水核壳结构阻燃剂。
[0033] (二）制备聚氨酯复合材料：
[0034] 取3. 2质量步骤（一）制备的耐水核壳结构阻燃剂，加入3质量份的正戊烷，在冰 水浴中放置，阻燃剂被正戊烷浸润；然后加入10质量份的聚醚多元醇，〇. 12质量份的催化 剂，搅拌均匀，配成料A;取10质量份二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)，在60°C下液化，全部液 化成液体，得料B;然后将料A加入到料B中，搅拌，观测到表面开始膨胀成白色的时候，倒 入预先准备好的模具中，而后放入60°C烘箱熟化，得到聚氨酯复合材料。
[0035] 实施例3
[0036] (一）制备耐水核壳结构阻燃剂：
[0037] 在室温条件下将聚磷酸铵（APP)粉粒加150mL无水乙醇中，搅拌升温至60°C后，加 入15g三聚氰胺甲醛预聚体，升温至80°C，调节pH为酸性，然后加入2g聚醚胺，保持搅拌时 间4小时；然后自动冷却，抽滤，洗涤，干燥，所得白色粉末即为耐水核壳结构阻燃剂。
[0038] (二）制备聚氨酯复合材料：
[0039] 取3. 2质量步骤（一）制备的耐水核壳结构阻燃剂，加入3质量份的正戊烷，在冰 水浴中放置，阻燃剂被正戊烷浸润；然后加入10质量份的聚醚多元醇，〇. 12质量份的催化 剂，搅拌均匀，配成料A;取10质量份二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)，在60°C下液化，全部液 化成液体，得料B;然后将料A加入到料B中，搅拌，观测到表面开始膨胀成白色的时候，倒 入预先准备好的模具中，而后放入60°C烘箱熟化，得到聚氨酯复合材料。
[0040] 实施例4
[0041](一）制备耐水核壳结构阻燃剂：
[0042] 在室温条件下将聚磷酸铵