一种耐烧蚀阻燃有机-无机树脂及其制备制造技术

本发明专利技术提供一种耐烧蚀阻燃有机‑无机树脂及其制备，采用溶胶‑凝胶法制备一种有机‑无机杂化树脂，该树脂包括无机组分，有机组份，溶剂，固化剂，催化剂，具有良好的耐烧蚀性能，能够做到离火自熄，经过长时间烧蚀之后保持较好的质量保持率和较低的体积收缩率，树脂成膜后断裂伸长率不小于80％，拉伸强度不小于4MPa，并且经过550℃马弗炉煅烧10min后质量保持率＞40％，体积保持率＞40％。

A kind of ablation-resistant and flame-retardant organic-inorganic resin and its preparation

The invention provides an ablative flame retardant organic inorganic resin and its preparation. An organic inorganic hybrid resin is prepared by sol-gel method. The resin comprises inorganic components, organic components, solvents, curing agents, and catalysts, and has good ablation resistance, can extinguish itself from fire, and maintain good quality retention rate and lower body after long time ablation. The volume shrinkage rate, elongation at break and tensile strength are not less than 80% and 4 MPa respectively. The mass retention rate and volume retention rate are more than 40% and 40% after calcination in muffle furnace at 550 (?) C for 10 minutes.

【技术实现步骤摘要】
一种耐烧蚀阻燃有机-无机树脂及其制备
本专利技术涉及一种耐烧蚀阻燃有机-无机树脂及其制备。
技术介绍
在航空、航天领域很多飞行器局部都面临高温以及高温引起的烧蚀，在日常生活中火灾也是频频发生，阻燃树脂和耐烧蚀树脂需求一直是迫在眉睫，目前很多阻燃树脂中都含阻燃剂，然而阻燃剂均有较强的毒性，因此开发一种耐烧蚀阻燃的树脂是非常必要的。目前在航空航天等领域使用的耐烧蚀涂层树脂主要是有机树脂，该类树脂在高温环境中均能燃烧分解，生成二氧化碳和水，失去对涂层中无机颜填料的粘接，在烧蚀过程中，耐烧蚀涂层自然并且粉化失去保护功能，虽然加入阻燃剂后可以大幅度降低烧蚀速率，但是不能从根本上解决问题。
技术实现思路
本专利技术是采用溶胶-凝胶法制备一种有机-无机杂化树脂，该树脂具有良好的耐烧蚀性能，能够做到离火自熄，经过长时间烧蚀之后保持较好的质量保持率和较低的体积收缩率，树脂成膜后断裂伸长率不小于80％，拉伸强度不小于4MPa，并且经过550℃马弗炉煅烧10min后质量保持率＞40％，体积保持率＞40％。本专利技术的单耐烧蚀阻燃有机-无机树脂中各组分的质量含量以及制备方法：所述无机组分中各组分的质量含量以及制备方法所述的溶胶选自硅溶胶、铝溶胶、锆溶胶、钛溶胶中的一种但不限于一种。所述硅氧烷单体选自甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、异丙基三乙氧基硅烷、异丙基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯中的至少一种但不限于一种。所述硅氧烷偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-羟基三甲氧基硅烷、γ-羟基三乙氧基硅烷中的一种但不限于一种，所述硅烷偶联剂为购买的成品。所述溶剂B选自二甲苯、环己酮、乙醇、乙酸乙酯、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸丁酯、乙醇、异丙醇、丁醇、丁酮、丙酮中的一种但不限于一种。所述催化剂选自磷酸、硫酸、硝酸、盐酸、醋酸、甲酸中的一种但不限于一种。所述无机组分的制备方法为：将硅溶胶、硅氧烷单体、水、催化剂混合至于冰水浴中搅拌，待体系呈均匀状态以后继续搅拌反应1～3h，撤去冰水浴，反应体系恢复至室温后加入硅烷偶联剂，继续搅拌反应2～3h，加入溶剂，升温至回流状态，除去一部分溶剂即可得到无机组分。所述有机组分中各组分的质量含量以及制备方法聚合物多元醇50～80％含异氰酸酯基的烷氧基硅烷单体20～50％溶剂C10～25％所述聚合物多元醇选自聚酯二元醇、聚醚二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚酯三元醇、聚醚三元醇、聚碳酸酯三元醇种的一种但不限于一种。含异氰酸酯基的烷氧基硅烷单体选自γ-异氰酸酯基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯基三乙氧基硅烷中的一种但不限于一种，均为购买成品。所述溶剂C选自二甲苯、环己酮、乙醇、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸丁酯、丁酮、丙酮中的一种但不限于一种。所述有机组份的制备方法：将聚合物多元醇与含异氰酸酯基的烷氧基硅烷单体以及溶剂混合，升温至体系的温度不大于70℃进行反应，搅拌反应5～8h，即可得到有机组份。所述固化剂为含有二异氰酸酯以及二以上异氰酸酯的单体或预聚物。选自N-3390、N-75、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化苯基甲烷二异氰酸酯中的一种但不限于一种。所述溶剂A选自二甲苯、环己酮、乙醇、乙酸乙酯、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸丁酯、乙醇、异丙醇、丁醇、丁酮、丙酮中的一种但不限于一种。所述催化剂选自钛酸正丁酯、异丙醇铝、卞胺、四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵中的一种但不限于一种。本专利技术的涂料制备的树脂不含有毒阻燃剂，树脂成膜后断裂伸长率不小于80％，拉伸强度不小于4MPa，并且经过550℃马弗炉煅烧10min后质量保持率＞40％，体积保持率＞40％。具体实施方式实施例1无机组分的制备：将硅溶胶10g、四乙氧基硅烷60g、盐酸0.3g混合至于冰水浴中搅拌，待体系呈均匀状态以后继续搅拌反应3h，撤去冰水浴，反应体系恢复至室温后加入硅烷偶联剂γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌反应2h，加入乙醇20g，升温至回流状态，除去一部分溶剂即可得到无机组分A-1。实施例2无机组分的制备：将硅溶胶15g、甲基三乙氧基硅烷80g、四乙氧基硅烷15g、盐酸0.3g、乙酸2.0g混合至于冰水浴中搅拌，待体系呈均匀状态以后继续搅拌反应3h，撤去冰水浴，反应体系恢复至室温后加入硅烷偶联剂γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌反应2h，加入乙醇20g，升温至回流状态，除去一部分溶剂即可得到无机组分A-2。实施例3无机组分的制备：将硅溶胶25g、甲基三乙氧基硅烷80g、四乙氧基硅烷15g、盐酸0.3g、乙酸2.0g混合至于冰水浴中搅拌，待体系呈均匀状态以后继续搅拌反应3h，撤去冰水浴，反应体系恢复至室温后加入硅烷偶联剂γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌反应2h，加入乙醇20g，升温至回流状态，除去一部分溶剂即可得到无机组分A-3。实施例4有机组分的制备：将聚酯三元醇100g、γ-异氰酸酯基三甲氧基硅烷60g、乙酸丁酯50g混合，升温至体系的温度不大于70℃进行反应，搅拌反应8h，即可得到有机组份B-1。实施例5有机组分的制备：将聚酯三元醇100g、γ-异氰酸酯基三甲氧基硅烷80g、乙酸丁酯50g混合，升温至体系的温度不大于70℃进行反应，搅拌反应8h，即可得到有机组份B-2。实施例6有机-无机树脂的制备：将无机组分A-1取60.0g与40.0g有机组份B-1加入反应器，开启搅拌，然后加入70g二甲苯，同时加热至回流蒸出反应溶剂75g，保温反应2小时,降至室温，加入总量25％的固化剂N-3390，室温固化后制得有机-无机杂化树脂C-1。实施例7有机-无机树脂的制备：将无机组分A-1取60.0g与40.0g有机组份B-2加入反应器，开启搅拌，然后加入50g乙酸乙酯、20g二甲苯，同时加热至回流蒸出反应溶剂75g，保温反应2小时,降至室温，加入总量25％的固化剂N-3390，室温固化后制得有机-无机杂化树脂C-2。实施例8有机-无机树脂的制备：将无机组分A-2取60.0g与20.0g有机组份B-1加入反应器，开启搅拌，然后加入50g乙酸乙酯、20g二甲苯，同时加热至回流蒸出反应溶剂55g，保温反应2小时,降至室温，加入总量25％的固化剂N-3390，室温固化后制得有机-无机杂化树脂C-3。实施例9有机-无机树脂的制备：将无机组分A-2取60.0g与40.0g有机组份B-1加入反应器，开启搅拌，然后加入50g乙酸乙酯、20g二甲苯，同时加热至回流蒸出反应溶剂75g，保温反应2小时,降至室温，加入总量25％的固化剂N-3390，室温固化后制得有机-无机杂化树脂C-4。实施例10有机-无机树脂的制备：将无机组分A-3取60.0g与30.0g有机组份B-1加入反应器，开启搅拌，然后加入50g乙酸乙酯、20g二甲苯，同时加热至回流蒸出反应溶剂65g，保温反应2小时,降至室温，加入总量25％的固化剂N-3390，室温固化后制得有机-无机杂化树脂C-5。实施例11有机-无机树脂的制备：将无机组分A-3取60.0g与40.0g有机组份B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐烧蚀阻燃有机‑无机树脂，其特征在于，各组份的质量含量为：

【技术特征摘要】
1.一种耐烧蚀阻燃有机-无机树脂，其特征在于，各组份的质量含量为：。2.根据权利要求1所述的耐烧蚀阻燃有机-无机树脂，其特征在于，所述无机组份的组份为：。3.根据权利要求1所述的耐烧蚀阻燃有机-无机树脂，其特征在于，所述的溶胶选自硅溶胶、铝溶胶、锆溶胶、钛溶胶中的一种或多种，所述硅氧烷单体选自甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、异丙基三乙氧基硅烷、异丙基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯中的至少一种，所述硅氧烷偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-羟基三甲氧基硅烷、γ-羟基三乙氧基硅烷中的一种或多种；所述溶剂B选自二甲苯、环己酮、乙醇、乙酸乙酯、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸丁酯、乙醇、异丙醇、丁醇、丁酮、丙酮中的一种或多种；所述催化剂选自磷酸、硫酸、硝酸、盐酸、醋酸、甲酸中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的耐烧蚀阻燃有机-无机树脂，其特征在于，所述无机组分的制备方法为：将硅溶胶、硅氧烷单体、去离子水、催化剂混合至于冰水浴中搅拌，待体系呈均匀状态以后继续搅拌反应1～3h，撤去冰水浴，反应体系恢复至室温后加入硅烷偶联剂，继续搅拌反应2～3h，加入溶剂B，升温至回流状态，除去一部分溶剂即可得到无机组分。5.根据权利要求1所述的耐烧蚀阻燃有机-无机树脂，其特征在于，所述有机组份为：聚合物多元醇50～70％含异氰酸酯基的烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志强，周敏，魏超，施颖波，杨茂林，杨康，孙哲，吴明霞，
申请(专利权)人：中昊北方涂料工业研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62