一种高阻燃改性聚氨酯复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高阻燃改性聚氨酯复合材料的制备方法，包括：将γ‑氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、N,N‑二甲基环己胺和四氢呋喃加入反应容器中，加入二氯磷酸苯酯，反应后得到P‑N‑Si阻燃剂；将可膨胀石墨、锡酸锌、P‑N‑Si阻燃剂、凹凸棒土、蒙脱土、空心玻璃微珠、纳米二氧化钛、膨胀蛭石、石墨烯、季戊四醇、苯胺甲基三乙氧基硅烷混合均匀得到复合物料；将聚醚多元醇、复合物料、二苯甲烷二异氰酸酯、辛酸亚锡、三羟甲基丙烷、二溴新戊二醇搅拌后加入环氧树脂、丙烯酸树脂、二甲硫基甲苯二胺、4,4’‑亚甲基双邻氯苯胺，搅拌后固化。本发明专利技术提出的高阻燃改性聚氨酯复合材料的制备方法，步骤简单，得到的材料强度、阻燃性能好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚氨酯
，尤其涉及一种高阻燃改性聚氨酯复合材料的制备方法。
技术介绍
聚氨酯是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称，具有优异的耐磨、耐油、耐撕裂、耐化学腐蚀等特性，其用途非常广，可以代替橡胶、塑料、尼龙等，用于机场、酒店、建材、汽车厂、煤矿厂、水泥厂、高级公寓、别墅、园林美化、彩石艺术、公园等领域。但普通的聚氨酯材料极易燃烧，在应用的过程中具有很大的火灾安全隐患，大大限制了聚氨酯材料在实际中的应用。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种高阻燃改性聚氨酯复合材料的制备方法，其步骤简单，条件温和，得到的复合材料强度高，阻燃性能优异，能满足多种领域的使用要求。本专利技术提出的一种高阻燃改性聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1、在冰水浴条件下，按重量份将15-25份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、1-2份N,N-二甲基环己胺和20-40份四氢呋喃加入反应容器中，搅拌溶解后加入2-5份二氯磷酸苯酯，反应2.5-4h后升温至45-55℃，搅拌反应2-6h后过滤，将滤液旋蒸后经中性氧化铝柱纯化得到P-N-Si阻燃剂；S2、按重量份将5-15份可膨胀石墨、2-10份锡酸锌、3-15份P-N-Si阻燃剂、10-25份凹凸棒土、5-20份蒙脱土、3-20份空心玻璃微珠、10-20份纳米二氧化
钛、2-15份膨胀蛭石、2-15份石墨烯、2-5份季戊四醇、3-15份苯胺甲基三乙氧基硅烷混合均匀得到复合物料；S3、按重量份将30-50份聚醚多元醇与20-45份复合物料混合均匀，在2000-3500r/min的转速下搅拌1-2.5h，然后超声分散20-50min，在氮气的保护下加入15-30份二苯甲烷二异氰酸酯、0.01-0.12份辛酸亚锡和30-50份丁酮，升温至60-70℃后搅拌反应35-50min，然后降温至50-55℃后加入1-3.5份三羟甲基丙烷和2-5份二溴新戊二醇，在2500-3500r/min的转速下搅拌20-50min，然后加入5-20份环氧树脂、5-20份丙烯酸树脂、3-5份二甲硫基甲苯二胺、1-5份4,4’-亚甲基双邻氯苯胺，在1000-2000r/min的转速下搅拌30-50min，然后倒入模具内，在干燥箱中抽干溶剂后在110-125℃下固化2-4h，取出后降至室温得到所述高阻燃聚氨酯复合材料。优选地，在S1中，在冰水浴条件下，按重量份将20-25份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、1.3-1.7份N,N-二甲基环己胺和28-35份四氢呋喃加入反应容器中，搅拌溶解后加入3.5-4.2份二氯磷酸苯酯，反应3.2-3.8h后升温至50-55℃，搅拌反应3.5-4.5h后过滤，将滤液旋蒸后经中性氧化铝柱纯化得到P-N-Si阻燃剂。优选地，在S2中，可膨胀石墨、锡酸锌、P-N-Si阻燃剂、凹凸棒土、蒙脱土、空心玻璃微珠、纳米二氧化钛、膨胀蛭石、石墨烯、季戊四醇、苯胺甲基三乙氧基硅烷的重量比为9-13：5-9：8-13：18-22：10-18：9-15：12-18：7-11：8-13：3.2-4：9-13。优选地，在S3中，按重量份将38-45份聚醚多元醇与30-40份复合物料混合均匀，在2800-3200r/min的转速下搅拌1.5-2.1h，然后超声分散30-40min，在氮气的保护下加入21-26份二苯甲烷二异氰酸酯、0.07-0.11份辛酸亚锡和38-45
份丁酮，升温至64-68℃后搅拌反应40-45min，然后降温至52-55℃后加入2-3份三羟甲基丙烷和3-3.6份二溴新戊二醇，在3000-3200r/min的转速下搅拌30-40min，然后加入12-15份环氧树脂、8-15份丙烯酸树脂、3.5-4.3份二甲硫基甲苯二胺、3.2-4份4,4’-亚甲基双邻氯苯胺，在1400-1800r/min的转速下搅拌38-47min，然后倒入模具内，在干燥箱中抽干溶剂后在118-121℃下固化3.2-3.8h，取出后降至室温得到所述高阻燃聚氨酯复合材料。优选地，所述高阻燃改性聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1、在冰水浴条件下，按重量份将22份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、1.5份N,N-二甲基环己胺和30份四氢呋喃加入反应容器中，搅拌溶解后加入4.2份二氯磷酸苯酯，反应3.5h后升温至53℃，搅拌反应4h后过滤，将滤液旋蒸后经中性氧化铝柱纯化得到P-N-Si阻燃剂；S2、按重量份将10份可膨胀石墨、8份锡酸锌、12份P-N-Si阻燃剂、20份凹凸棒土、15份蒙脱土、13份空心玻璃微珠、16份纳米二氧化钛、10份膨胀蛭石、12份石墨烯、3.6份季戊四醇、12份苯胺甲基三乙氧基硅烷混合均匀得到复合物料；S3、按重量份将42份聚醚多元醇与35份复合物料混合均匀，在3000r/min的转速下搅拌2h，然后超声分散35min，在氮气的保护下加入22份二苯甲烷二异氰酸酯、0.1份辛酸亚锡和42份丁酮，升温至65℃后搅拌反应42min，然后降温至55℃后加入2.6份三羟甲基丙烷和3.3份二溴新戊二醇，在3100r/min的转速下搅拌38min，然后加入13.5份环氧树脂、12.5份丙烯酸树脂、4.2份二甲硫基甲苯二胺、3.8份4,4’-亚甲基双邻氯苯胺，在1600r/min的转速下搅拌45min，然后倒入模具内，在干燥箱中抽干溶剂后在120℃下固化3.5h，取出后降至室温得到所述高阻燃聚氨酯复合材料。优选地，在S2中，所述膨胀蛭石为改性膨胀蛭石，所述改性膨胀蛭石所采用的改性剂为十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、二十二烷基三甲基氯化铵中的一种或者多种的混合物。优选地，在S3中，所述聚醚多元醇为聚醚多元醇N220、聚醚多元醇N330、聚醚多元醇3050中的一种或者多种的混合物。在高阻燃改性聚氨酯复合材料的制备过程中，首先以γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷与二氯磷酸苯酯为原料，通过控制反应的条件，使γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的氨基与二氯磷酸苯酯中的氯发生了亲核取代反应，从而将γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和二氯磷酸苯酯结合为一体，得到了P-N-Si阻燃剂，将其与可膨胀石墨、锡酸锌、凹凸棒土、蒙脱土、空心玻璃微珠、纳米二氧化钛、膨胀蛭石、石墨烯按上述比例混合后，P-N-Si阻燃剂与苯胺甲基三乙氧基硅烷能与各填料表面的活性基团发生反应，改善了各填料表面的性质得到了复合填料；以聚醚多元醇、二苯甲烷二异氰酸酯为聚氨酯单体，通过控制单体的比例，使得到的聚氨酯预聚体具有优良的力学性能、耐水解性、耐热性及耐老化性，加入了二溴新戊二醇与三羟甲基丙烷配合作为扩链剂，从而将阻燃元素溴原子引入了聚氨酯中，并加入了复合填料对其进行改性，其中，P-N-Si阻燃剂在分解的过程中，能生成一层Si-O和Si-C的炭质保护层，同时释放氮气、小分子水等不燃性气体，与体系中的可膨胀石墨、锡酸锌、凹凸棒土、蒙脱土、空心玻璃微珠、膨胀蛭石、石墨烯、季戊四醇、苯胺甲基三乙氧基硅烷和二溴新戊二醇、以及二甲硫基甲苯二胺、4,4’-亚甲基双邻氯苯胺具有协同作用，显著提高了复合材料的阻燃性和抑烟性；加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高阻燃改性聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在冰水浴条件下，按重量份将15‑25份γ‑氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、1‑2份N,N‑二甲基环己胺和20‑40份四氢呋喃加入反应容器中，搅拌溶解后加入2‑5份二氯磷酸苯酯，反应2.5‑4h后升温至45‑55℃，搅拌反应2‑6h后过滤，将滤液旋蒸后经中性氧化铝柱纯化得到P‑N‑Si阻燃剂；S2、按重量份将5‑15份可膨胀石墨、2‑10份锡酸锌、3‑15份P‑N‑Si阻燃剂、10‑25份凹凸棒土、5‑20份蒙脱土、3‑20份空心玻璃微珠、10‑20份纳米二氧化钛、2‑15份膨胀蛭石、2‑15份石墨烯、2‑5份季戊四醇、3‑15份苯胺甲基三乙氧基硅烷混合均匀得到复合物料；S3、按重量份将30‑50份聚醚多元醇与20‑45份复合物料混合均匀，在2000‑3500r/min的转速下搅拌1‑2.5h，然后超声分散20‑50min，在氮气的保护下加入15‑30份二苯甲烷二异氰酸酯、0.01‑0.12份辛酸亚锡和30‑50份丁酮，升温至60‑70℃后搅拌反应35‑50min，然后降温至50‑55℃后加入1‑3.5份三羟甲基丙烷和2‑5份二溴新戊二醇，在2500‑3500r/min的转速下搅拌20‑50min，然后加入5‑20份环氧树脂、5‑20份丙烯酸树脂、3‑5份二甲硫基甲苯二胺、1‑5份4,4’‑亚甲基双邻氯苯胺，在1000‑2000r/min的转速下搅拌30‑50min，然后倒入模具内，在干燥箱中抽干溶剂后在110‑125℃下固化2‑4h，取出后降至室温得到所述高阻燃聚氨酯复合材料。...

【技术特征摘要】
1.一种高阻燃改性聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在冰水浴条件下，按重量份将15-25份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、1-2份N,N-二甲基环己胺和20-40份四氢呋喃加入反应容器中，搅拌溶解后加入2-5份二氯磷酸苯酯，反应2.5-4h后升温至45-55℃，搅拌反应2-6h后过滤，将滤液旋蒸后经中性氧化铝柱纯化得到P-N-Si阻燃剂；S2、按重量份将5-15份可膨胀石墨、2-10份锡酸锌、3-15份P-N-Si阻燃剂、10-25份凹凸棒土、5-20份蒙脱土、3-20份空心玻璃微珠、10-20份纳米二氧化钛、2-15份膨胀蛭石、2-15份石墨烯、2-5份季戊四醇、3-15份苯胺甲基三乙氧基硅烷混合均匀得到复合物料；S3、按重量份将30-50份聚醚多元醇与20-45份复合物料混合均匀，在2000-3500r/min的转速下搅拌1-2.5h，然后超声分散20-50min，在氮气的保护下加入15-30份二苯甲烷二异氰酸酯、0.01-0.12份辛酸亚锡和30-50份丁酮，升温至60-70℃后搅拌反应35-50min，然后降温至50-55℃后加入1-3.5份三羟甲基丙烷和2-5份二溴新戊二醇，在2500-3500r/min的转速下搅拌20-50min，然后加入5-20份环氧树脂、5-20份丙烯酸树脂、3-5份二甲硫基甲苯二胺、1-5份4,4’-亚甲基双邻氯苯胺，在1000-2000r/min的转速下搅拌30-50min，然后倒入模具内，在干燥箱中抽干溶剂后在110-125℃下固化2-4h，取出后降至室温得到所述高阻燃聚氨酯复合材料。2.根据权利要求1所述高阻燃改性聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，在S1中，在冰水浴条件下，按重量份将20-25份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、1.3-1.7份N,N-二甲基环己胺和28-35份四氢呋喃加入反应容器中，搅拌溶解后加入3.5-4.2份二氯磷酸苯酯，反应3.2-3.8h后升温至50-55℃，搅拌反
\t应3.5-4.5h后过滤，将滤液旋蒸后经中性氧化铝柱纯化得到P-N-Si阻燃剂。3.根据权利要求1或2所述高阻燃改性聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，在S2中，可膨胀石墨、锡酸锌、P-N-Si阻燃剂、凹凸棒土、蒙脱土、空心玻璃微珠、纳米二氧化钛、膨胀蛭石、石墨烯、季戊四醇、苯胺甲基三乙氧基硅烷的重量比为9-13：5-9：8-13：18-22：10-18：9-15：12-18：7-11：8-13：3.2-4：9-13。4.根据权利要求1-3中任一项所述高阻燃改性聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，在S3中，按重量份将38-45份聚醚多元醇与30-40份复合物料混合均匀，在2800-3200r/min的转速下搅拌1.5-2.1h，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚文祥，
申请(专利权)人：滁州环球聚氨酯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34