[發明專利]一種環保型高阻燃性硬質聚氨酯泡沫及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201010273842.6
• 申請日: 2010-09-02
• 公開（公告）號: CN101962474A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 鄧湘華;周治明;曾景艷
• 申請（專利權）人: 海聚高分子材料科技(廣州)有限公司
• 主分類號: C08L75/14
• 分類號: C08L75/14;C08K9/06;C08K7/24;C08K5/521;C08K3/22;C08G18/67;C08G18/42;C08G18/48;C08J9/08;C08G101/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

技術領域

本發明屬于硬質聚氨酯泡沫技術領域，具體涉及一種環保型高阻燃性硬質聚氨酯泡沫及其制備方法和應用。

背景技術

硬質聚氨酯泡沫材料具有很好的隔熱性能，在建筑外墻保溫、冷藏設備和石化管道都具有廣泛的應用。

節能降耗是我國產業政策發展的重要趨勢，用作節能降耗保溫材料的硬質聚氨酯泡沫需要具備以下幾個條件：(1)很低的導熱系數，硬質聚氨酯泡沫的導熱系數主要由泡內氣相導熱性、基體導熱性和輻射導熱性決定，其中氣相導熱性取決于氣體導熱系數和氣體的密封性或流動性，這要求硬質聚氨酯泡沫具有很高的閉孔率，要求達80％以上；(2)具有很好的阻燃性能，這一要求在建筑外墻保溫方面特別需要；(3)具有很高的強度，并要求隨溫度變化具有很好的尺寸穩定性；(4)具有很好的耐水性，因為水分的導熱系數很大，硬質聚氨酯泡沫吸收少量的水分會引起導熱系數快速升高，降低保溫效果。

制備硬質聚氨酯泡沫使用的發泡劑對其保溫性能影響非常大，傳統的氯氟烴化合物是硬質聚氨酯泡沫很好的發泡劑，其導熱系數非常低，但是氯氟烴化合物對臭氧層的破壞相當嚴重，現已經禁止使用，用以氫氟烴化合物或者戊烷代替。專利CN101177474A、CN100363578C和CN101134804A報道了采用氫氟烴化合物作發泡劑，所制備的硬質聚氨酯導熱系數低于0.03W/(m·K)。CN101177474A報道了采用水和氫氟烴共同作發泡劑，所制備的硬質聚氨酯導熱系數也可以低于0.03W/(m·K)。雖然氫氟烴比氯氟烴具有更低的ODP值，對大氣層臭氧破壞小，但是其破壞性依然存在。專利CN1244618C和CN101085827A采用正戊烷和氫氟烴混和使用，作為硬質聚氨酯泡沫發泡劑，降低了氫氟烴的用量，也可以獲得低于0.03W/(m·K)的導熱系數，正戊烷具有易燃易爆特性，用作發泡劑存在很大的安全隱患。水與異氰酸酯反應產生CO₂，可以原位生成聚氨酯泡沫，是制備聚氨酯泡沫非常環保的發泡劑，也是聚氨酯泡沫發泡劑的一大趨勢。但是全水發泡產生的CO₂本身導熱系數比氫氟烴和正戊醇高，全水發泡硬質聚氨酯要達到小于0.03W/(m·K)導熱系數存在一定難度，專利CN100443683C、CN101348551A和CN101544736A等報道了全水發泡硬質聚氨酯泡沫，通過提高泡沫閉孔率來克服CO₂氣泡的高熱傳導性，使得全水發泡硬質聚氨酯泡沫導熱系數都可以低于0.03W/(m·K)，但是上述技術方案沒有解決聚氨酯泡沫阻燃的技術問題，不能應用于要求阻燃安全的建筑保溫以及家電制造或室內填縫密封等技術領域。

可以用作硬質聚氨酯泡沫的阻燃劑較多，包括無機填料、金屬氧化物、金屬氫氧化物、膨脹石墨、含鹵素多元醇、鹵代磷酸酯和不含鹵素有機磷酸酯。其中不含鹵素的有機磷酸酯用作硬質聚氨酯泡沫阻燃劑，具有用量少、阻燃效果好和燃燒黑煙少等優點，其缺點是有機磷酸酯可以在硬質聚氨酯泡沫中起到增塑作用，降低泡沫塑料的強度和尺寸穩定性，需要增強才能獲得很好的穩定性。專利CN1404503A報道在聚氨酯泡沫中加入質量分數5～35％的空心微球，可以顯著增強泡沫塑料，采用該技術利用空心微球增強的泡沫塑料用作汽車零配件如立柱、門檻、車頂行李架和車頂橫向結構，該技術同樣沒有解決阻燃等技術問題，不能應用于阻燃和保溫領域。就現有專利技術而言，采用全水發泡硬質聚氨酯泡沫具有很好阻燃性又不降低強度和尺寸穩定性的報道較少。專利CN101316875A報道了一種全水發泡的阻燃性硬質聚氨酯泡沫，將有機磷酸酯和無機阻燃劑如三水合氧化鋁、氫氧化鎂和三氧化銻并用來提高阻燃性，并加入填料包括無機粉體和纖維狀粉體增強，按照專利CN101316875A的描述，其所述硬質聚氨酯泡沫具有很好的阻燃性，可以達到ASTM?E-84隧道爐測試的修改方式確定的I類級別，并可以用于電子柜、建筑裝飾模塑料制品和運輸車輛內壁。該技術其特征是組成物中多元醇必須含有2重量～35重量％的蔗糖基多元醇，不包括基于三羥甲基丙烷的多元醇，由于蔗糖基多元醇羥基官能度相當高，一般不低于8個，羥基在聚合過程中不能完全與異氰酸酯反應，大量羥基殘留會導致反應不完全和耐水性不佳，容易吸潮，因為水分的導熱系數很大，硬質聚氨酯泡沫吸收少量的水分就會引起導熱系數快速升高，所以該技術硬質聚氨酯泡沫的保溫效果大大降低。

綜上所述，現有硬質聚氨酯泡沫技術存在以下問題：