B1级阻燃单组分聚氨酯填缝剂及其制备方法与流程

本发明涉及一种b1级阻燃单组分聚氨酯填缝剂及其制备方法，应用在单组分聚氨酯填缝剂生产领域。

背景技术：

1、本章节中的说明只提供涉及本公开的背景信息而不构成现有技术。

2、目前的单组分聚氨酯泡沫填缝剂在建筑和家居装饰等领域得到广泛应用，首先，单组分聚氨酯泡沫填缝剂的优点之一是其方便使用。它以单组分形式供应，只需通过压力罐或泡沫枪即可轻松喷涂和填充空隙。这种便捷性使得它成为一种受欢迎的填缝材料，能够快速、高效地处理各种缝隙。其次，单组分聚氨酯泡沫填缝剂具有良好的粘接性能。它能够粘合多种不同的表面材料，如木材、金属、混凝土等，提供可靠的粘接效果。这种优点使得填缝剂在构造和装饰项目中能够有效地封闭缝隙，并增强结构的稳定性。

3、然而，现有单组分聚氨酯泡沫填缝剂在阻燃方面存在一些缺点。首先，传统的单组分聚氨酯泡沫填缝剂在遇到火源时燃烧速度较快，烟雾密度大，会产生有毒气体，从而增加了火灾的危险性。其次，填缝剂在填充缝隙时容易形成闭孔结构，这导致填充材料的氧指数降低，阻燃性能不佳。

4、目前市面上在售的单组分聚氨酯泡沫填缝剂基本不具备阻燃性能，在空气环境中，遇火即燃，同时会很快扩散。虽然有些产品标注为具有b1阻燃性，但实际测试下来，均不满足国家阻燃标准《gb8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级》，部分具有阻燃性能的单组分聚氨酯泡沫填缝剂也仅仅达到b2级标准，远远不到b1级。为了提升单组分聚氨酯泡沫填缝剂的阻燃性能，已有一些专利报道了提升阻燃性的方法：

5、1.专利cn 112778957 b公布了一种单组分无卤阻燃聚氨酯泡沫填缝剂及其制备方法，该方法是将tdi多聚体、乙酸丁酯溶液、有机磷酸酯二醇放在反应釜中，于75-80℃条件下，反应2-3h，测试nco％为0，之后降温放料而成；通过反应，其将n、p阻燃元素引入材料结构中；这种方法不需要额外添加非反应型阻燃剂，从而提升聚氨酯的阻燃性能以及产品储存稳定性；

6、2.专利cn 106977684 b公布了一种氧指数≥32的高阻燃无卤低烟低毒单组分聚氨酯泡沫填缝剂及其制备方法，该方法是使用了由具有持久阻燃性且含有磷、氮、硅元素、芳杂环阻燃元素而无卤素的反应型阻燃剂、具有低粘度、增塑性、相容性的无卤素液体添加型阻燃剂以及具有膨胀性的无卤素固体添加型阻燃剂共同组成的复合阻燃剂，以提升产品的阻燃性能。

7、然而其存在以下缺点：

8、缺点1:专利cn 112778957 b虽然采用了含有n、p阻燃元素的反应型聚醚作为阻燃剂，来提高单组分聚氨酯泡沫填缝剂的阻燃性能及储存稳定性，但由于反应型聚醚在产品的配方中加入量并不大，其中含有的n、p阻燃元素就更少了，因此阻燃性能提升有限，同时该方法采用多种成分的复配以及改性，工艺复杂，且阻燃效果不能保证；

9、缺点2:专利cn 106977684 b虽然同时采用了反应型阻燃剂与添加型阻燃剂相配合，极大提升了单组分聚氨酯泡沫填缝剂的阻燃性能，但缺点也比较明显。其所采用的添加型阻燃剂为膨胀石墨，虽然其可以增强物理阻燃性能，但添加过多的膨胀石墨，膨胀石墨易发生团聚沉降，从而使得体系的贮存稳定性差，导致施工时堵枪严重，难以施工；同时也造成体系中膨胀石墨的含量极不均匀，从而导致氧指数显著下降，阻燃性变差。

10、因此，提供一种兼具优异的阻燃性能和储存稳定性的b1级阻燃单组分聚氨酯填缝剂及其制备方法己成为当务之亟。

技术实现思路

1、为了克服现有单组分聚氨酯泡沫填缝剂存在阻燃性能提升有限、贮存稳定性差的缺点，本发明提供一种b1级阻燃单组分聚氨酯填缝剂及其制备方法，采用双4-羟基丁基苯氧基膦酸酯与三聚氰胺衍生多元醇的配合组成的改性聚多元醇混合物，并与体系中无机阻燃填料、其他优选组分及其用量比例的协同作用，具有兼具优异阻燃性能和储存稳定性的优点。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种b1级阻燃单组分聚氨酯填缝剂，主要由以下组分按照以下质量份数比制备而成：

4、

5、其中，改性聚多元醇混合物由双4-羟基丁基苯基膦酸酯与三聚氰胺衍生多元醇按质量比例2:1-1:2混合而成。

6、本技术的b1级阻燃单组分聚氨酯填缝剂采用双4-羟基丁基苯氧基膦酸酯与三聚氰胺衍生多元醇的配合组成的改性聚多元醇混合物，并与体系中无机阻燃填料、其他优选组分及其用量比例的协同作用，具有兼具优异阻燃性能和储存稳定性的优点。为了有效提升单组份聚氨酯的阻燃性能，本案b1级阻燃单组分聚氨酯填缝剂采用了双4-羟基丁基苯基膦酸酯(结构式如图1所示)和三聚氰胺衍生多元醇(结构式如图2所示)这两种新型反应型阻燃聚酯混合制备成改性聚多元醇混合物作为体系中的反应型阻燃剂，并以无机阻燃填料为添加型阻燃剂。其中，双4-羟基丁基苯基膦酸酯通过脱氯化氢反应合成，成功将p元素引入多元醇原材料中，三聚氰胺衍生多元醇含有大量n元素，将n元素也引入了多元醇原材料中，体系中丰富的p与n元素起到了协同阻燃的效果(阻燃机理示意图见图5)，大大提升了产品的阻燃效果，具体机理为：含n化合物减少了p的挥发，在凝聚相和气相中分别生成致密的炭层以及nh3、h2o(g)等难燃性及不燃性气体，从而抑制了聚氨酯泡沫的燃烧，达到阻燃的目的；同时磷氧自由基发挥了主要的作用，以低活性自由基取代气相中的氢和氢氧自由基，也可以采用自由基再结合的方式把自由基变为非自由基，从而减缓或中断气相中碳氢化合物氧化的歧化反应和链式反应，可起到火焰抑制的作用，降低材料的产热量。改性聚多元醇混合物的使用有效解决了现有单组分聚氨酯泡沫填缝剂体系中反应型阻燃剂阻燃性能不足的问题，从而大幅降低了无机阻燃填料的使用量，避免了需要在体系中加入大量添加型阻燃剂由于添加型阻燃剂在存储过程中的团聚沉降所导致的产品储存稳定性较差、不能实现长久阻燃的问题。

7、所述无机阻燃填料为硅烷改性石墨阻燃剂。

8、优选的硅烷改性石墨阻燃剂可提供极佳的悬浮和阻燃效果，使填料稳定分散在聚氨酯体系中，解决了无机阻燃填料团聚沉降导致的产品阻燃性及储存性能的下降。

9、所述双4-羟基丁基苯基膦酸酯主要由以下组分按照以下质量份数比制备而成：

10、

11、所述苯膦酰二氯/四氢呋喃混合物由苯膦酰二氯与四氢呋喃按质量比例1:2-1:8混合均匀而成；

12、所述三聚氰胺衍生多元醇主要由以下组分按照以下质量份数比制备而成：

13、

14、双4-羟基丁基苯基膦酸酯的合成路线如图3所示。三聚氰胺衍生多元醇的合成路线如图4所示。

15、所述抛射剂为丙丁烷与二甲醚按质量比例1.5:1-1:1混合而成，所述催化剂为双2-吗啉二乙基醚。

16、所述泡沫稳定剂为盈创b8871、美思德ak8871、美思德ak8872或美思德ak8876的其中一种或任意两种以上的任意组合。

17、所述硅烷改性石墨阻燃剂为威海云天科技puregl-601。

18、所述ph调节剂为浓度为0.1-0.5mol/l的三乙醇胺水溶液。

19、优选ph调节剂成本低，易使用。

20、所述b1级阻燃单组分聚氨酯填缝剂的制备方法，主要包括以下依序进行的步骤：

21、(一)制备改性聚多元醇混合物

22、将双4-羟基丁基苯基膦酸酯与三聚氰胺衍生多元醇按质量比例2:1-1:2混合，即获得改性聚多元醇混合物；

23、(二)制备b1级阻燃单组分聚氨酯填缝剂

24、(1)启动搅拌机，将搅拌转速调至1100-1300r/min，之后将改性聚多元醇混合物、无机阻燃填料、催化剂、泡沫稳定剂以及防沉降剂投入搅拌机，混合均匀；

25、(2)将步骤(1)获得的混合物冷却至23-26℃后与异氰酸酯一起加入气雾罐中，利用气雾剂灌装设备进行封装，之后向封装后的气雾罐中冲入抛射剂，振摇混合均匀，即获得b1级阻燃单组分聚氨酯填缝剂。

26、本技术的b1级阻燃单组分聚氨酯填缝剂制备方法步骤简单，操作方便。

27、所述双4-羟基丁基苯基膦酸酯主要由以下组分按照以下质量份数比制备而成：

28、

29、所述苯膦酰二氯/四氢呋喃混合物由苯膦酰二氯与四氢呋喃按质量比例1:2-1:8混合均匀而成；

30、所述双4-羟基丁基苯基膦酸酯的制备方法主要包括以下依序进行的步骤：

31、(1)将1,4-丁二醇和三乙胺先混合均匀，然后于-5～5℃下将苯膦酰二氯/四氢呋喃混合物滴加到上述混合液中；在氮气保护条件下，于-5～5℃条件下持续搅拌至少6h，之后加热到23-25℃，再搅拌至少8h；过滤除去沉淀物后，将滤液在-0.09～-0.1mpa真空条件下真空蒸馏旋转蒸发至少30min，获得黄色液体粗产物；

32、(2)将步骤(1)获得的黄色液体粗产物溶于四氢呋喃中，用180-220μm微孔过滤膜过滤除去残渣，之后将滤液旋转蒸发除去四氢呋喃，即获得最终产物双4-羟基丁基苯基膦酸酯；

33、所述三聚氰胺衍生多元醇主要由以下组分按照以下质量份数比制备而成：

34、

35、所述三聚氰胺衍生多元醇的制备方法主要包括以下依序进行的步骤：

36、将三乙胺和多聚甲醛溶解于占自身总质量百分比60-88.89％的水中，随后用ph调节剂将混合液的ph值调至8.5-9；之后在64-66℃条件下连续搅拌至少2h进行反应；接着继续向内滴加占自身总质量百分比40-80％的三乙醇胺，搅拌至少3h；再将剩余的三乙醇胺溶解在剩余的水中，慢慢加入上述混合液中继续反应至少3h；最后，于-0.09～-0.1mpa真空条件下对混合液进行旋转蒸发，去除混合液中未反应的三乙醇胺和水，即获得三聚氰胺衍生多元醇。

37、所述双4-羟基丁基苯基膦酸酯、三聚氰胺衍生多元醇的制备方法步骤简单，操作方便。

38、与现有技术相比，本发明申请具有以下优点：

39、1)本技术的b1级阻燃单组分聚氨酯填缝剂采用双4-羟基丁基苯氧基膦酸酯与三聚氰胺衍生多元醇的配合组成的改性聚多元醇混合物，并与体系中无机阻燃填料、其他优选组分及其用量比例的协同作用，具有兼具优异阻燃性能和储存稳定性的优点；

40、2)改性聚多元醇混合物的使用有效解决了现有单组分聚氨酯泡沫填缝剂体系中反应型阻燃剂阻燃性能不足的问题，从而大幅降低了无机阻燃填料的使用量，避免了需要在体系中加入大量添加型阻燃剂由于添加型阻燃剂在存储过程中的团聚沉降所导致的产品储存稳定性较差、不能实现长久阻燃的问题；

41、3)所述b1级阻燃单组分聚氨酯填缝剂的制备方法方法步骤简单，操作方便。