一种磷氮协同阻燃软质聚氨酯泡沫塑料制造技术

本发明专利技术公开了一种磷氮协同阻燃的软质聚氨酯泡沫塑料(交联网络结构)，其原料包括：聚醚多元醇和反应型磷氮阻燃剂95‑110重量份、胺类催化剂0.1‑0.3份，有机金属催化剂0.05‑0.1重量份，匀泡剂1‑2份，发泡剂3‑5份，异氰酸酯140‑150份。本发明专利技术中的反应型磷氮阻燃剂为一种含磷氮阻燃元素的二元醇，与聚醚多元醇的功能类似，能与异氰酸根发生化学反应生成氨基甲酸酯基团，将阻燃元素磷氮均以共价链的形式引入交联聚氨酯网络，避免了使用传统以物理共混方式的添加型阻燃剂的不足，形成强制相容的、协同阻燃的软质聚氨酯泡沫塑料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于泡沫塑料
，具体涉及一种磷氮协同阻燃软质聚氨酯泡沫塑料。
技术介绍
软质聚氨酯泡沫塑料(Flexiblepolyurethanefoam)是指具有一定弹性的一类柔软性聚氨酯泡沫塑料，它是用量最大的一种聚氨酯产品，因其卓越的性能而被广泛应用于过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热保温材料等。但是，软质聚氨酯泡沫塑料和大多数高分子材料一样，都有一个致命的缺点——高温下易分解、燃烧；而且，燃烧时所放出的毒性气体、黑烟对人们的生命安全更是造成巨大的威胁与伤害。因此，聚氨酯泡沫塑料阻燃研究受到全球的关注。中国专利CN102659996A公开了一种阻燃聚氨酯网状泡沫塑料，为达到阻燃效果，添加了阻燃剂18.5～22.5份，得到了符合环保要求，阻燃性能好的产品。中国专利CN1463997公开了一种软质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，即在作为活性发泡剂的水作用下，进一步地在一或多种催化剂、填料、阻燃剂等常规添加剂及助剂存在下，通过异氰酸酯组份与低不饱和度聚醚多元醇组份一步法反应制备。该专利技术具有提高了阻燃性能，具有成本低廉等优点。综上，现有软质聚氨酯泡沫阻燃技术已经相当成熟，且成本低，见效快，具有很好的应用前景。但是，采用添加型阻燃剂也会带来一些不可避免的问题：(1)为达到阻燃效果，添加量较大，影响基体树脂的其它性能；阻燃剂与基体树脂相容性差，长期贮存或使用时有效成分会迁移到材料表面流失，发生类似橡胶的“喷霜”现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避开添加型技术的缺陷，提供一种磷氮协同阻燃软质聚氨酯泡沫塑料。本专利技术的具体技术方案如下：一种磷氮协同阻燃软质聚氨酯泡沫塑料，其原料包括如下重量份的组份：其中，所述反应型磷氮阻燃剂为4,4′-[1,4-苯基-双(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲基)二次甲亚氨基)]二苯酚(DOPO-t-DP)，结构式为：其制备方法参考自引文献(L.Xiao,D.Sun,T.Niu,Y.Yao.Synthesesandcharacterizationoftwonovel9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide-basedflameretardantsforepoxyresin[J].HighPerformancePolymers,Jan24,2014)。制备反应DOPO-t-DP的反应式如下：本专利技术的一个优选实施方案中，所述聚醚多元醇与所述反应型含磷氮阻燃剂的重量比为90～10:10～90。本专利技术的一个优选实施方案中，所述聚醚多元醇为软泡类聚氨酯用聚醚多元醇4110，粘度(25℃)为3500～4500mPa·s，羟值为430～470mgKOH/g(还可以是任意其它商用聚氨酯用多元醇)。本专利技术的一个优选实施方案中，所述胺类催化剂为三亚乙基二胺。本专利技术的一个优选实施方案中，所述匀泡剂为硅碳键型匀泡剂。本专利技术的一个优选实施方案中，所述发泡剂为水。本专利技术的一个优选实施方案中，所述异氰酸酯的粘度(25℃)为150～250mPa·s，NCO质量百分数含量为30.0％～32.0％(还可以是任意其它商用聚氨酯用多元醇)。本专利技术的一个优选实施方案中，所述有机金属催化剂为辛酸亚锡。上述磷氮协同阻燃软质聚氨酯泡沫塑料的制备方法如下：1)将反应型磷氮阻燃剂、聚醚多元醇、胺类催化剂、匀泡剂、发泡剂混合，得到混合物组份A；2)将异氰酸酯与有机金属催化剂混合，得到混合组份B；3)将混合组份B加入混合组份A，倒入模具，进行发泡，熟化，脱模工序后，最终制得本专利技术专利的磷氮协同阻燃软质聚氨酯泡沫塑料。通过改变聚醚多元醇与DOPO-t-DP的用量比，可制备出一系列不同磷氮含量的阻燃软质聚氨酯泡沫塑料。本专利技术主要的有益效果在于：1、本专利技术的反应型阻燃剂DOPO-t-DP为一种含磷氮阻燃元素的二元醇，与聚醚多元醇的功能类似，能与异氰酸根发生化学反应生成氨基甲酸酯基团，形成强制相容的聚氨酯网络；2、本专利技术的泡沫塑料将阻燃性能优异的P、N元素以共价键形成引入聚氨酯网络中，形成了磷/氮协同的，阻燃性能优异的聚氨酯材料，避免了以物理共混方式的树脂长期贮存和使用时阻燃元素的迁移，增加了聚氨酯泡沫的使用条件和使用年限；3、由于采用了磷/氮协同的技术阻燃改性聚氨酯材料，因此，阻燃剂的添加量大大降低，可以在提高阻燃性能的同时，不会明显影响基体树脂的其它性能。附图说明图1为本专利技术所用的反应型磷氮阻燃剂DOPO-t-DP的1H核磁共振谱图；图2为本专利技术所用的反应型磷氮阻燃剂DOPO-t-DP的31P核磁共振谱图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述，但本专利技术的保护范围不仅仅局限于实施例。下述实施例中的DOPO-t-DP的1H和31P的核磁共振谱图分别如图1和图2所示。1HNMR(ppm,DMSO-d6),δ＝4.92(0.6H,H5,H10),5.31(0.4H,H5′,H10′),5.62(0.4H,NH′),6.00(0.6H,NH),6.38-6.54(4H,H2,H3,H2′,H3′,H12,H13,H12′,H13′),6.80-6.96(0.6H,H25,H37),7.17(0.4H,H25′,H37′),7.24-7.31(2H,H7,H8,H7′,H8′),7.34(1H,H23,H35,H23′,H35′),7.42(1H,H24,H36,H24′,H36′),7.54(1H,H17,H29,H17′,H29′),7.70(0.4H,H18′,H30′),7.77(0.6H,H18,H30),7.94(1H,H16,H28,H16′,H28′),8.13(1H,H22,H34,H22′,H34′),8.18(1H,H19,H31,H19′,H31′),8.43(0.6H,OH),8.46(0.4H,OH′).31PNMR(ppm,DMSO-d6),δ＝28.7,31.6.实施例1：将110g聚醚多元醇4110、0.3g三亚乙基二胺、2g硅碳键型匀泡剂、5g水混合，得到混合物组份A；将150g异氰酸酯与0.1g辛酸亚锡混合，得到混合组份B；，室温2500r/min下高速搅拌下将A和B组份混合均匀。观察到混合料发白时，即倒入自制模具中自由发泡，发泡完后熟化48h，脱模即得到软质聚氨酯泡沫塑料。其氧指数为17.0(GB/T2406.1-2008)。实施例2：将85.5g聚醚多元醇4110、9.5gDOPO-t-DP、0.1g三亚乙基二胺、1g硅碳键型匀泡剂、3g水混合，得到混合物组份A；将140g异氰酸酯与0.05g辛酸亚锡混合，得到混合组份B；，室温2500r/min下高速搅拌下将A和B组份混合均匀。观察到混合料发白时，即倒入自制模具中自由发泡，发泡完后熟化48h，脱模即得到软质聚氨酯泡沫塑料。其氧指数为18.5(GB/T2406.1-2008)。实施例3：将76g聚醚多元醇4110、19gDOPO-t-DP、2.5g三亚乙基二胺、1.5g硅碳键型匀泡剂、4g水混合，得到混合物组份A；将145g异氰酸酯与0.08g辛酸亚锡混合，得到混合组份B；，室温2500r/min下高速搅拌下将A和B组份混合均匀。观察到混合料发白时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷氮协同阻燃软质聚氨酯泡沫塑料，其交联网络特征在于：由聚醚多元醇、反应型磷氮阻燃剂、胺类催化剂、有机金属催化剂、匀泡剂、发泡剂和异氰酸酯发生化学反应制备得到；其阻燃交联网络结构主要是由聚醚多元醇、反应型磷氮阻燃剂和异氰酸酯决定。

【技术特征摘要】
1.一种磷氮协同阻燃软质聚氨酯泡沫塑料，其交联网络特征在于：由聚醚多元醇、反应型磷氮阻燃剂、胺类催化剂、有机金属催化剂、匀泡剂、发泡剂和异氰酸酯发生化学反应制备得到；其阻燃交联网络结构主要是由聚醚多元醇、反应型磷氮阻燃剂和异氰酸酯决定。2.根据权利要求1所述的阻燃软质聚氨酯泡沫塑料，其特征在于：所述反应型磷氮阻燃剂为4,4′-[1,4-苯基-双(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲基)二次甲亚氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢聪，赵龙，孙绍发，杜纪富，
申请(专利权)人：湖北科技学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42