一种含硅聚氨酯可发泡组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种包括具有侧链羟基的直链有机聚硅氧烷和多异氰酸酯的可发泡组合物，该组合物包含：(A)至少一种式(I)的具有侧链羟基的直链有机聚硅氧烷R

Silicone polyurethane foaming composition and preparation method thereof

The invention relates to a foamable composition including organic polysiloxane straight chain with side chain hydroxyl group and a polyisocyanate, the composition comprising: (A) at least one type (I) with side chain hydroxyl straight chain organic polysiloxane R

【技术实现步骤摘要】
一种含硅聚氨酯可发泡组合物及其制备方法
本专利技术涉及一种新型的含硅聚氨酯可发泡组合物及其制备方法。具体而言，本专利技术涉及一种包括具有侧链羟基的直链有机聚硅氧烷和多异氰酸酯的可发泡组合物。
技术介绍
聚氨酯泡沫材料的生产可分为半预聚体法和一步法。一步法是将计量好的包含聚酯多元醇或聚醚多元醇以及多异氰酸酯的原料直接灌入模具中反应，熟化成型后脱模即得到聚氨酯泡沫材料。半预聚体法则是将聚酯多元醇或聚醚多元醇的一部分首先与过量的多异氰酸酯进行反应，制备-NCO含量较高而黏度较低的预聚体，然后再将它们与剩余部分的聚酯多元醇或聚醚多元醇、发泡剂、催化剂和稳泡剂等反应制得聚氨酯泡沫材料。与一步法相比，半预聚体法的生产过程较长且成本较高。随着聚氨酯在各个应用领域广泛使用，合成聚氨酯的多元醇原料也变得越来越多样化。有机聚硅氧烷，特别是有机硅油，作为低毒的高分子化合物，其独特的Si-O键与Si-C键具有高键能、低内聚能的特点。如果将有机聚硅氧烷引入聚氨酯聚合物中，则可能会提高聚氨酯聚合物的结构力学性能。聚氨酯泡沫工业中，硅油作为传统的表面活性剂已经成为聚氨酯配方中不可缺失的组分。而最近的研究热点从表面活性剂转到以硅油为主链的聚氨酯泡沫体研究。对于这类聚氨酯泡沫体而言，其机械性能，特别是压缩强度和导电性能是非常令人关注的。并且，对于有机硅而言，一般认为由于其Si-O键的存在，聚合物在燃烧过程中会形成无机隔氧绝热保护层二氧化硅，会从一定程度上阻止或抑制燃烧过程的进行，因此具有有机硅主链的聚氨酯被认为是一种有效且无毒的阻燃材料，但其通常需要与传统的阻燃剂进行复配才能体现出有益的阻燃效果。在CN1643020A中公开了一种包括直链或分支型的有机聚硅氧烷和二异氰酸酯或多异氰酸酯以及发泡剂的可发泡组合物，其中有机聚硅氧烷至少95％的链端由-O-SiR12O-SiR22-R3-Z的氨基烷基或羟基烷基封端。在其实施例中均采用了末端羟基封端的直链的聚硅氧烷。在该专利的技术方案中必须要使用乳化剂，并且实施例中反应所需的混合搅拌时间为5分钟。另外，CN101405319A公开了一种制备有机改性的有机聚硅氧烷的方法，其中在增溶剂的存在下使每个分子具有至少一个选自氨烷基和羟烷基的反应性基团的有机聚硅氧烷与每分子具有至少2个异氰酸酯基团的多异氰酸酯反应。作为有机聚硅氧烷，该文献中同样采用了末端氨基或羟基封端的直链聚硅氧烷，并且采用了半预聚体法来制备聚氨酯泡沫材料。该方法中需要首先制备预聚体。
技术实现思路
本专利技术的目的因此在于提供一种可发泡组合物，通过该可发泡组合物制得的泡沫材料相比于现有的聚氨酯泡沫材料阻燃性能得到改善。此外，根据本专利技术的可发泡组合物还应当使得泡沫材料更易于制备。本专利技术的第一个方面涉及一种可发泡组合物，其包含：(A)至少一种式(I)的具有侧链羟基的直链有机聚硅氧烷R3-[SiR1R2O-]m-SiR1R2-R3(I)其中R1、R2和R3各自彼此独立地表示-R-OH或者-R，其中R表示一价的C1-C20的烃基，m为0-1000的整数，优选为1-500、更优选为3-200、特别是5-20的整数,条件是所有的R1和R2中至少三个表示-R-OH；以及(B)至少一种多异氰酸酯。根据本专利技术的直链有机聚硅氧烷与现有技术如CN101405319A和CN1643020A中的聚硅氧烷不同，其特点在于具有侧链的羟基，即羟基通过烃基侧接在聚硅氧烷的主链上。如果采用具有侧链多羟基的硅油而非只具有端羟基的硅油，则能够在体系中形成交联网络结构而大幅提高聚合物的力学性能，同时还能改善泡沫材料的阻燃性。此外，采用本专利技术的具有侧链羟基的直链有机聚硅氧烷还能够简化聚氨酯泡沫材料的制备工艺，特别是能够采用一步法来进行制备并且省去乳化剂的使用。式(I)中的基团R可以是脂族、芳族、脂环族或杂芳族的烃基。根据本专利技术的一个优选的实施方案，式(I)中的基团R优选是C1-C12的烃基，例如C1-C12的烷基或C6-C12的芳基，更优选是C1-C8的烷基、特别优选是C1-C5的烷基，如甲基、乙基、丙基或丁基。有利地，根据本专利技术的直链有机聚硅氧烷具有至少三个、优选四个或更多个位于侧链的羟基。尽管不排除在直链有机聚硅氧烷的两端可以具有羟基，但是优选根据本专利技术的直链有机聚硅氧烷只具有侧链羟基，即R3不表示-R-OH。因此，在一个优选的实施方案中，所有基团R1和R2的至少三个相互独立地表示-R-OH如羟丙基，而R3表示-R如甲基。作为一种优选的示例，根据本专利技术的一种优选的具有侧链羟基的有机聚硅氧烷如下式所示：该侧链含有羟丙基的直链有机聚硅氧烷可以通过侧链含有氢基团的含氢硅油和烯丙基醇在铂金催化剂的作用下进行硅氢加成反应制得。对于符合本专利技术定义的其他的具有侧链羟基的直链有机聚硅氧烷也可以以类似的方法制得。在本专利技术范畴内，为了获得上述改善的效果，有利地使有机聚硅氧烷(A)的含量在35重量％－80重量％、优选40重量％－70重量％、更优选50重量％－60重量％，基于可发泡组合物的总重量计。在本专利技术范畴内，就多异氰酸酯而言，可以使用所有已知的二异氰酸酯或多异氰酸酯，其具有通式Q(NCO)n，其中Q是n官能的芳族或脂族的烃基并且n是至少为2的整数。Q优选具有4-30个碳原子，而n优选为不大于5的整数。可以使用的二异氰酸酯例如有二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，包括粗制或工业级的MDI形式的以及纯4,4’-或2,4’-异构体形式的MDI或者它们的混合物，以及还有甲苯二异氰酸酯(TDI)、萘二异氰酸酯(NDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,3-二(1-异氰酸基-1-甲基乙基)苯(TMXDI)或1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)。可以使用的多异氰酸酯例如有聚合的MDI、三苯基甲烷三异氰酸酯或者上述异氰酸酯的缩二脲或异氰脲酸酯三聚体。所述多异氰酸酯可以单独使用或者彼此混合使用。在本专利技术中，所述可发泡组合物发泡期间，通过有机聚硅氧烷(A)以及任选的其他具有异氰酸酯基团反应性的物质与多异氰酸酯(B)反应而形成泡沫材料。根据本专利技术，应当有利地使得多异氰酸酯中的异氰酸酯基团(N＝C＝O)与根据本专利技术的组合物中所有存在的OH基团的摩尔比例在0.8-2，优选0.9-1.5、更优选1-1.3的范围内。所述OH基团可以来自于有机聚硅氧烷或水或者其他可能存在的添加剂。NCO/OH的摩尔比例的计算是本领域技术人员公知的。例如，当体系中有利地仅包含有机聚硅氧烷(A)和水作为具有能与异氰酸酯基团反应的OH基团的化合物时，NCO/OH的摩尔比例＝多异氰酸酯(B)的[NCO]摩尔数/(有机聚硅氧烷(A)中的[OH]摩尔数+2×[H2O]的摩尔数)。根据本专利技术的可发泡组合物优选用于双组分体系中。在配制双组分体系时，通常将根据本专利技术的有机聚硅氧烷(A)与多异氰酸酯(B)在两个分开的容器内作为两个单独的组分进行处理(如搅拌和混合)和储存。在需要发泡时，将两个组分在发泡前迅速地彼此混合。除了所述的有机聚硅氧烷(A)与多异氰酸酯(B)之外，还可以分别向两种组分中加入其他一些有助于发泡和稳定泡沫以及改善其他性能的添加剂成分。例如，根据本专利技术的一个优选的实施方式，为了形成泡沫材料，可以向本专利技术的可发泡组合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可发泡组合物，其包含：(A)至少一种式(I)的具有侧链羟基的直链有机聚硅氧烷R

【技术特征摘要】
1.一种可发泡组合物，其包含：(A)至少一种式(I)的具有侧链羟基的直链有机聚硅氧烷R3-[SiR1R2O-]m-SiR1R2-R3(I)其中R1、R2和R3各自彼此独立地表示-R-OH或者-R，其中R表示一价的C1-C20的烃基，m为0-1000的整数，优选为1-500、更优选为3-200、特别是5-20的整数,条件是所有的R1和R2中至少三个表示-R-OH；以及(B)至少一种多异氰酸酯。2.根据权利要求1的可发泡组合物，其特征在于，基团R是C1-C12的烃基，例如C1-C12的烷基或C6-C12的芳基，更优选是C1-C8的烷基、特别优选是C1-C5的烷基。3.根据权利要求1或2的可发泡组合物，其特征在于，所有的R1和R2中至少三个表示羟丙基。4.根据权利要求1至3任一项的可发泡组合物，其特征在于，基团R3不表示-R-OH。5.根据权利要求1至4任一项的可发泡组合物，其特征在于，所述组合物还包含碳纳米管。6.根据权利要求1至5任一项的可发泡组合物，其特征在于，多异氰酸酯中的异氰酸酯基团(N＝C＝O)与所述组合物中所有存在的OH基团的摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峰，
申请(专利权)人：蓝星有机硅上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31