[發明專利]含硼氮多元環的聚醚多元醇制得的高強度阻燃聚氨酯硬泡沫及其制法

有效

• 申請號: 201610899197.6
• 申請日: 2016-10-14
• 公開（公告）號: CN107955124B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 丁寅;徐東洋;賈敘東
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/50;C08G65/337;C08J9/14
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 黃嘉棟

本發明公開了一種含硼氮多元環的聚醚多元醇制得的高強度阻燃聚氨酯硬泡沫及其制備方法。本發明在聚氨酯硬質泡沫的制備工藝中引進一種含硼氧六環、芳環、氮雜環的阻燃聚醚多元醇，其與聚醚多元醇、聚酯多元醇、勻泡劑、催化劑、交聯劑、發泡劑組成A組份，B組份為多亞甲基多苯基多異氰酸酯。A、B組份在一定條件下混勻發泡，經固化熟化后得到高強度阻燃聚氨酯硬質泡沫。本發明制備出的聚氨酯硬質泡沫具有較高的力學性能和阻燃性能，密度42.5?45.0kg/m³，壓縮強度0.45?0.58MPa，極限氧指數27.5?30.0％。

技術領域

本發明涉及阻燃聚氨酯材料，具體涉及一種基于硼氮多元環結構的聚醚多元醇制得的高強度阻燃聚氨酯硬質泡沫及其制備方法。

背景技術

聚氨酯材料是目前世界上使用最廣泛的高分子材料之一，具有低密度，高比強度，優異耐磨性能，低導熱系數，以及優良減震吸音性能等，已經應用在工業和生活中的各個領域。但是純聚氨酯材料的缺點是易燃和耐高溫性能差，接觸火源會立即產生火焰，給人類的生命財產帶來了巨大的威脅，引起的火災造成的損失觸目驚心。

目前，用于提高聚氨酯硬質泡沫材料阻燃性能的方法是向聚氨酯原料中加入阻燃劑，可分為添加型和反應型兩種，添加型阻燃劑與聚氨酯原料間不發生化學反應，僅以物理形式填充分散到聚氨酯基體中，但添加型阻燃劑與聚氨酯基體相容性差，填充量較大時難免會導致阻燃劑浸出和材料機械性能下降等問題；反應型阻燃劑在聚氨酯合成過程中參加聚合反應并將阻燃元素結合到材料分子主鏈或側鏈上，從而使制備出的聚氨酯材料具有阻燃性能，此類阻燃劑與基體材料相容性好，阻燃效率高。如磷酸酯類的聚醚多元醇，含氮雜環系聚醚多元醇等。由于鹵系阻燃劑燃燒時會產生有毒氣體，已經逐漸被限制使用。而磷系類阻燃聚醚多元醇本身也存在著一些缺點，如含磷化合物本身的毒性，揮發性大，而且燃燒時會產生比較大的煙霧，這也是發生火災時對人產生致命的主要原因。

雖然反應型阻燃劑的使用使聚氨酯材料的阻燃性能得到大幅度提升，但是在一定密度范圍內，同時兼顧到材料的力學性能和阻燃性能存在一定的困難。中國公開專利CN101906248A公開了一種高壓縮強度剛性增強型硬質聚氨酯泡沫塑料，以芳香族化合物為增強聚氨酯泡沫塑料壓縮強度的剛性結構組分，此芳香族化合物僅僅增強材料的力學性能，卻對材料的阻燃性能沒有改善，還需額外加入一定份數的添加型阻燃劑來提高材料的阻燃效果，勢必會影響聚氨酯硬質泡沫塑料的整體性能。

本發明將阻燃元素硼、氮引入到聚醚多元醇分子結構中，同時利用剛性結構硼氧六環和苯環，耐熱結構氮雜環的特性，同時增強聚氨酯材料的阻燃性能和力學性能。由于硼元素的加入，阻燃過程主要發生在凝聚相，在燃燒過程中產生玻璃狀粘稠物質，起到物理覆蓋隔絕作用，氮元素阻燃過程發生在氣相，燃燒過程中產生不燃氣體，稀釋材料周圍的空氣濃度；而且含硼、氮阻燃劑與其它如含磷、鹵系阻燃劑相比，前者的毒性要遠遠小于后者，而且前者具有良好的抑煙性。

發明內容

針對聚氨酯硬質泡沫塑料的防火性能差，添加阻燃劑后又影響泡沫塑料的力學性能等問題，本發明主要目的是提供了一種基于硼氮多元環結構的高強度阻燃聚氨酯硬質泡沫及其制備方法。本發明既提高了硬質塑料的阻燃性能，同時利用化學分子結構的特殊性大大增強材料整體的力學性能。由于硼、氮阻燃元素的存在，材料的極限氧指數達到30以上，由于阻燃聚醚多元醇結構上的特殊性，存在硼氧六元環結構和芳環結構，使聚氨酯材料的力學性能和熱穩定性有很大的增強。

為了實現以上發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種含硼氮多元環的聚醚多元醇制得的高強度阻燃聚氨酯硬泡沫，它包含A、B兩種組份，其中A組份由以下質量份數的原料組成：聚醚多元醇：25-45份，聚酯多元醇：10-15份，含硼氮多元環結構的阻燃聚醚多元醇：25-45份，勻泡劑：2-4份，凝膠型催化劑：0.5-2份，三聚催化劑：1-3份，交聯劑：0.5-1.5份，發泡劑：25-40份；B組分的質量份為：多亞甲基多苯基多異氰酸酯：100-180份；所述的含硼氮多元環結構的阻燃聚醚多元醇其結構為：