[發明專利]一種高成炭可膨脹石墨及其在聚氨酯硬質泡沫中的應用

有效

• 申請號: 201410673574.5
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN105670039B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 楊桂生;袁海霞
• 申請（專利權）人: 合肥杰事杰新材料股份有限公司
• 主分類號: C08K9/08
• 分類號: C08K9/08;C08K9/04;C08K9/06;C08K7/24;C08K3/04;C08G18/48;C08J9/08;C08J9/14;C08G101/00
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 汪貴艷

本發明公開了一種高成炭可膨脹石墨及其在聚氨酯硬質泡沫塑料中的應用，一種高成炭可膨脹石墨，是將高成炭的樹脂或纖維素通過化學改性并接枝到可膨脹石墨表面，通過偶聯劑改性可膨脹石墨、接枝改性可膨脹石墨制備得到。再將5?20份高成炭可膨脹石墨加入到80?100份聚醚多元醇、3?8份發泡劑、2?4份發泡穩定劑、3?6份發泡催化劑的混合物中，再加入120?150份多異氰酸酯化合物，經混合、澆注、發泡制備而得到阻燃聚氨酯硬質泡沫。明顯改善了可膨脹石墨與聚氨酯泡沫基體的相容性，提高塑料的力學性能，并提高泡沫塑料的氧指數，降低熱釋放速率，還能夠明顯推遲點燃時間，大大提高燃燒成炭量，阻燃性能優異。

技術領域

本發明屬于發泡材料技術領域，具體涉及一種高成炭可膨脹石墨及其在聚氨酯硬質泡沫中的應用。

背景技術

可膨脹石墨（EG）是一種新型低煙、無鹵阻燃劑，其膨脹特性不同于其他的膨脹劑，它在200℃左右通過層間化合物分解而開始膨脹，900℃左右達到最大值，其膨脹倍率可以達到280倍。膨脹后的石墨由原來的鱗片狀變成密度很低的“蠕蟲”狀，形成了一個高效的絕熱、隔氧層，膨脹后的石墨是膨脹體系中的碳源，其自身在火災、高溫環境中的熱釋放率很低，質量損失很小，產生的煙氣也很少，從而有效地起到阻燃、抑煙的作用。故EG是目前最為高效的聚氨酯泡沫的添加型阻燃劑，但EG作為一種無機粒子阻燃劑與基體材料的界面作用力弱，團聚現象嚴重，會嚴重劣化聚氨酯泡沫材料的力學性能。為了改善無機填料粒子在聚合物中的分散，提高阻燃復合材料的性能，通常應對無機粒子進行表面處理，增強填料和樹脂之間的相互作用。

中國專利CN103554428A制備了一種核-殼協同阻燃的聚氨酯微膠囊改性的可膨脹石墨，并應用于聚氨酯硬質泡沫塑料中。Ye 等[Ye L., etc. Polym. Degrad. Stab.,2009 ,94 ,971-979]采用乳液聚合法對EG 進行PMMA 包覆改性并應用于硬質聚氨酯泡沫，阻燃性能與力學性能均得到了提高。Wu等[Wu T. C., etc. J. Compos. Mater., 2011,46(12), 1483-1496]采用硅烷偶聯劑對EG 進行處理，用于PMMA 的改性，使材料具有較好的熱穩定性及阻燃性能。

從上可看出，目前對EG的性能改性處理主要是通過偶聯劑表面改性和微膠囊的表面包覆，而對EG本身官能團的化學接枝改性未有涉及。

由于自身化學結構的限制，聚氨酯的成炭性一般，為進一步提高其阻燃性，通常加入成炭性能優越的碳源，如熱固性酚醛樹脂，含有大量活性羥基的微晶纖維素，其本身具有良好成炭性，自熄性，促進聚氨酯進一步成炭。

發明內容

本發明的目的是改善可膨脹石墨阻燃的聚氨酯泡沫力學性能差的問題，以及進一步提高聚氨酯泡沫的成炭性和阻燃性能；本發明提供了一種高成炭可膨脹石墨及其在聚氨酯硬質泡沫中的應用。利用本身成炭性高，有一定阻燃性能的高分子化合物對可膨脹石墨進行接枝改性，可有效降低聚氨酯泡沫燃燒時的熱釋放速率，提高成炭性和阻燃性，降低可膨脹石墨單獨添加對泡沫力學性能的不利影響。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種高成炭可膨脹石墨，是將高成炭的樹脂或纖維素通過化學改性并接枝到可膨脹石墨表面，通過以下步驟制備得到：

（1）偶聯劑改性可膨脹石墨

將偶聯劑溶解于無水乙醇中形成偶聯劑溶液，再將干燥的可膨脹石墨加入偶聯劑溶液中攪拌15-30min，最后干燥得偶聯劑改性的可膨脹石墨；所述偶聯劑的用量為可膨脹石墨質量的2-4%；

（2）接枝改性可膨脹石墨