生产阻燃性良好且模塑时间缩短的中密度装饰性模塑泡沫材料的方法，阻燃性组合物以及由该方法生产的泡沫材料技术

通过本发明专利技术方法生产一种阻燃性中密度模塑聚氨酯泡沫材料，该材料能以比之前可能的明显更短的时间从模具中取出。通过在形成聚氨酯泡沫材料的组合物中包含固体阻燃剂组合物可以实现该缩短的脱模时间。这些固体阻燃剂组合物包含三聚氰胺涂布的聚磷酸铵和硼酸锌。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产阻燃性良好且模塑时间缩短的中密度装饰性模塑泡沬材料的方法，阻燃性组合物以及由该方法生产的泡沬材料
技术介绍
本专利技术涉及生产中密度、阻燃性、装饰性模塑泡沫材料的方法，其中模内时间明显缩短。本专利技术还涉及用于该方法的阻燃性组合物，以及由该方法生产的泡沫材料。聚氨酯泡沫材料用于许多应用中，例如绝热、包装、室内装璜、地毯背衬、汽车仪表板、建筑材料和结构材料。使用聚氨酯泡沫材料中需要考虑的重要因素是这些材料抵抗着火或者一旦着火在着火源除去后能够自熄的能力。如果聚合物材料用在有限的空间内，或者用在易发生火灾处的室外应用中，则该因素变得更为重要。例如，这些聚氨酯泡沫材料甚至可以用作容易发生火灾的区域中的屋面材料。如本领域技术人员意识到的，最常用的降低聚氨酯泡沫材料易燃性的方法是向泡沫材料配方中加入阻燃剂，例如含有卤素或磷的化合物。尽管这类化合物对阻燃性有些改善，但是为了获得满意的效果可能必须使用较大量的这些试剂。通常，在聚氨酯泡沫材料中加入较大量阻燃剂会降低聚氨酯泡沫材料的整体物理性质。多年来，用于使聚氨酯泡沫材料发泡的主要发泡剂是氯氟烃(cholorfIuorocarbon)。这些发泡剂在确定对同温层的臭氧构成威胁后,遭到了逐步淘汰。在氯氟烃被逐步淘汰后，最常用的发泡剂类型变成氢化氯氟烃。尽管这些发泡剂被认为是对环境稍微更友好的发泡剂，但是氢化氯氟烃仍然含有一些氯。氢化氯氟烃的氯原子在同温层的高度下仍然是稳定的，因此具有较低的臭氧耗竭势(ozone depleting potential,“0DP”)。但是因为氢化氯氟烃仍然具有小的0DP，因此，也已被强制最后淘汰。水和/或二氧化碳迅速成为聚氨酯泡沫材料制造商选择的发泡剂。如本领域技术人员已知的，可以使用基于三羟甲基丙烷的多元醇制备聚氨酯泡沫材料(参见例如美国专利第6，319，962,4, 690, 954和4，407, 981号)。尽管可获得一些通过ASTM E-84隧道炉测试(Tunnel Test)“建筑材料表面燃烧特性的标准测试方法(StandardTest Method for Surface Burning Characteristics of Building Materials)” (ASTM国际组织)的I类级别的聚氨酯泡沫材料(美国专利第4，797，428和4，940，632号)，这些泡沫材料使用另选的氯氟烃/氢化氯氟烃发泡剂与高加入量的聚酯多元醇混合物和液体阻燃剂的组合，或者具有高阻燃性填料加入量，包括磷基材料，与基于三羟甲基丙烷的多元醇组合，以获得所需的最终结果。这些含聚酯的泡沫材料往往会降低长期水解和“蠕变(creep) ”稳定性，因此成为除了绝热类型泡沫材料以外的应用的问题。美国专利第5，086，084号中描述了一种适合作为木材替代品的发泡聚合物材料，该材料由其中分散了固体聚氯乙烯颗粒的聚氨酯连续相构成。该专利所述的木材状的材料含有约100份可发泡氨基甲酸酯和10-50份粒度小于200微米的聚氯乙烯(PVC)颗粒。该材料具有微孔结构，平均孔径等于或小于约0. I毫米。据说材料壁由用PVC颗粒增强的聚氨酯基质制成。但是，该专利中未提及这种木材替代品的热性能，并公开脱模时间(即可以将模塑制品从模具中取出之前的时间)为5-10分钟。 因此，尽管许多揭示的方法能获得阻燃性泡沫材料，但是聚氨酯泡沫材料制造商对于仅仅用水或二氧化碳发泡的满足燃烧品种测试ASTM E-108 A类级别的泡沫材料仍然感兴趣。从环境方面考虑，最大程度减少含卤化合物用量的阻燃剂组合也是迫切需要的。因此，非常需要开发这种阻燃性聚氨酯泡沫材料。由于环境方面的考虑，还希望这种泡沫材料使用不含氯氟烃/氢化氯氟烃的发泡剂，例如水和/或二氧化碳。A. Castrovinci 等发表在 European Polymer Journal, (2005), 41 (9), 2023-2033中的题为“在阻燃的丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的聚磷酸铵-氢氧化铝对抗作用(Ammonium Polyphosphate-Aluminum Trihydroxide Antagonism in Fire RetardedButadiene-Styrene Block Copolymer) ”的论文中讨论了氢氧化招(ATH)对聚憐酸铵(APP)为苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)提供的表面保护防止其着火的作用的影响。必需加入明显多于APP的ATH，才能获得类似的结果，即60重量％ ATH比10-12重量％ APP0另外，如果用I重量％的ATH替换含有12重量％ APP的SBR中的APP，表 现出对抗效应。Castovinci等将这种现象解释为SBR、APP和ATH之间的相互作用，其中SBR中APP加热时形成磷酸铝，这些磷酸铝对APP提供给SBR的表面保护作用有负面影响。两种阻燃剂之间的相互作用的研究参见A. Genovese等的“阻燃剂氢氧化镁和硼酸锌之间的协同和相互作用的结构和热学解释(Structural and Thermal Interpretationof the Synergy and Interactions Between the Fire Retardants Magnesium Hydroxideand Zinc Borate) ”, Polymer Degradation and Stability, (2007)，92 (I)，2-13。包含氢氧化镁阻燃剂的聚烯烃的耐燃性能通过吸收在转化为氧化镁过程中的热量来降低热量释放速率。在温度升高时进行脱水的硼酸锌也提高聚烯烃的耐燃性能。硼酸锌中可以发现各种结构变化。硼酸锌中发生吸热转变，2Ζη0 · 3Β203 · 3H20在高温时进行放热结晶转变。另夕卜，原硼酸镁(3Mg0 · B2O3)( 一种新晶相)和一些氧化锌(ZnO)是在高于500°C的温度下氧化镁和硼酸锌(2Ζη0 · 3Β203 · 3H20)反应形成的。因此，似乎协同效应由氢氧化镁和硼酸锌的组合作为聚烯烃的阻燃剂而产生。美国专利4，748，195揭示了阻燃性热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。这些TPU中的阻燃剂混合剂是(a)选自下组的化合物三氧化锑，硼酸锌和它们的混合物；(b)氯化聚乙烯；和(C)选自下组的溴化芳族化合物聚四溴-双酚-A-缩水甘油醚，聚三溴苯乙烯和聚四溴-双酚-A-碳酸酯。该专利中并未提及聚氨酯泡沫材料。该专利中也未提及由所揭示的阻燃剂混合剂生产模塑聚氨酯弹性体所需的脱模时间。欧洲申请0，512，629揭示了硼酸锌与包封的聚磷酸铵组合用于热塑性聚氨酯中。该申请中还揭示了固体弹性体组合物可在UL94垂直燃烧测试中达到VO级别。除了硼酸锌和“碳化(carbonific) ” (形成多羟基炭的)化合物如季戊四醇外，阻燃剂组合还必须包含大量过量的聚磷酸铵，它在填充聚氨酯中占30-50%。这些材料的密度为65-lOOpcf，使得它们从实际和经济方面考虑作为建筑材料不大有吸引力。该申请中未提及由所揭示的阻燃剂组合生产制品所需的脱模时间。发表在“RecentAdvances Flame Retardant Polymeric Materials”，(RAFMFH),1995本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.18 US 12/620,8271.一种生产模塑的阻燃性中密度聚氨酯泡沫材料的方法，其包括 a)向模具中引入一种组合物，该组合物包含 (1)50-90重量份的形成聚氨酯泡沫材料的反应混合物， (2)10-50重量份的固体阻燃剂，其包含 (i)三聚氰胺涂布的聚磷酸铵， (ii)硼酸锌， 和任选的 (iii)ー种或多种金属氧化物或其水合物， 这些组分的量应使得 (A)聚磷酸铵与硼酸锌的重量比为3:1-1:3; (B)以所生产的聚氨酯泡沫材料的100重量％为基准计，该聚氨酯泡沫材料包含至少5重量％的硼酸锌； b)使引入模具中的组合物固化，形成中密度聚氨酯泡沫材料；和 c)从模具中取出中密度聚氨酯泡沫材料， 其中，与包含聚磷酸铵和硼酸锌的固体阻燃剂组合物被包含在形成聚氨酯泡沫材料的反应混合物(I)中的时候相比，步骤b)和c)之间经历的时间较短。2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，在引入模具的组合物中包含15-30重量份的固体阻燃剂组合物。3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，在引入模具的组合物中包含20-25重量份的固体阻燃剂组合物。4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤b)和c)之间经历的时间为I.5-4. O分钟。5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，与使用未涂布的聚磷酸铵相比，当使用三聚氰胺涂布的聚磷酸铵时，步骤b)和c)之间的时间缩短至少25%。6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，与使用未涂布的聚磷酸铵相比，当使用三聚氰胺涂布的聚磷酸铵时，步骤b)和c)之间的时间缩短至少40%。7.如权利要求I所述的方法，其特征在于，引入模具的组合物包含 (1)大于75-85重量份的形成聚氨酯泡沫材料的反应混合物， 和 (2)15到小于25重量份的固体阻燃剂。8.如权利要求I所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·W·罗斯特奥塞，
申请(专利权)人：拜尔材料科学有限公司，
类型：发明
国别省市：