[發(fā)明專利]多羥基苯環(huán)磷氮型阻燃劑及其制法和在阻燃聚氨酯硬泡材料中的應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710933995.0
• 申請(qǐng)日: 2017-10-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108285523A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁寅;徐東洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G18/76
• 分類號(hào): C08G18/76;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/32;C08J9/08;C08K9/06;C08K9/04;C08K3/22;C07F9/50;C07F9/53;C07F9/6574;C07F9/6571
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 黃嘉棟

本發(fā)明公開(kāi)了一種多羥基苯環(huán)磷氮型阻燃劑，其特征是它具有如下化學(xué)結(jié)構(gòu)：其中R₁為以下結(jié)構(gòu)式或其類似物：其中R₂為以下結(jié)構(gòu)式的一種或其類似物：以本發(fā)明的多羥基苯環(huán)磷氮型阻燃劑，以聚醚多元醇、聚酯多元醇、多異氰酸酯、催化劑、穩(wěn)定劑、交聯(lián)劑、改性納米氧化物、阻燃劑、蒸餾水為主要原料，經(jīng)混合、高速攪拌、發(fā)泡、熟化，得到全水發(fā)泡阻燃硬質(zhì)聚氨酯材料。所得全水發(fā)泡阻燃聚氨酯硬質(zhì)泡沫具有較高的力學(xué)性能和阻燃性能，密度59.8?65.7kg/m³，壓縮強(qiáng)度0.5?0.65MPa，拉伸強(qiáng)度0.64?0.81MPa，極限氧指數(shù)28.0?36.4.0％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磷氮系阻燃劑及全水發(fā)泡硬質(zhì)聚氨酯泡沫。

背景技術(shù)

聚氨酯硬質(zhì)材料是目前使用最廣泛的高分子材料之一，具有低密度，高比強(qiáng) 度，優(yōu)異耐磨性能，低導(dǎo)熱系數(shù)，以及優(yōu)良減震吸音性能等。聚氨酯硬質(zhì)泡沫的 缺點(diǎn)是易燃和耐高溫性能差，接觸火源會(huì)立即產(chǎn)生火焰，給人類的生命和財(cái)產(chǎn)帶 來(lái)了巨大的威脅，對(duì)其應(yīng)用也產(chǎn)生了極大的限制。反應(yīng)型阻燃劑在聚氨酯合成過(guò) 程中參加聚合反應(yīng)并將阻燃元素結(jié)合到材料分子主鏈或側(cè)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。磷系、 硅系阻燃劑具有阻燃效率高、阻燃效果持久穩(wěn)定且成本低等優(yōu)勢(shì)，而芳香結(jié)構(gòu)或 雜環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物在一定程度上具有增強(qiáng)材料分子鏈剛性的作用。中國(guó)公開(kāi)專利 CN101906248A公開(kāi)了一種高壓縮強(qiáng)度剛性增強(qiáng)型硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，以芳香 族化合物為增強(qiáng)聚氨酯泡沫塑料壓 縮強(qiáng)度的剛性結(jié)構(gòu)組分，此芳香族化合物增強(qiáng)了材料的力學(xué)性能，卻對(duì)材料的阻燃性能沒(méi)有較大的改善。

聚氨酯硬質(zhì)泡沫的制備一般采用低沸點(diǎn)氟氯烴類化合物作為發(fā)泡劑，如 CFC-F11、HFC-141b、HFC-245fa，這些含氟類發(fā)泡劑均對(duì)臭氧有一定的破壞作 用，而以戊烷為代表的烴類發(fā)泡劑，有毒、易燃易爆，且對(duì)環(huán)境有危害作用。近 年來(lái)以水作為發(fā)泡劑的發(fā)泡工藝開(kāi)始得到廣泛的研究，水和異氰酸酯反應(yīng)生成 CO₂作為發(fā)泡劑，臭氧衰減指數(shù)(ODP)為0，而且發(fā)泡工藝更為簡(jiǎn)單安全。然而 與物理發(fā)泡體系相比，全水發(fā)泡制備出的材料存在著強(qiáng)度低、尺寸穩(wěn)定性較差、 泡沫體發(fā)脆等等缺點(diǎn)。一些特定的納米氧化物經(jīng)過(guò)改性，在材料中的團(tuán)聚現(xiàn)象消 失，與材料有很好的相容性，也在一定程度上提高材料的拉仲?gòu)?qiáng)度，耐磨性及抗 老化性能，使得泡沫體不易發(fā)脆。

本發(fā)明將磷、氮等阻燃元素引入到聚氨酯材料的分子結(jié)構(gòu)中，同時(shí)結(jié)合剛性 耐熱苯環(huán)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了聚氨酯硬質(zhì)材料的阻燃性能和分子鏈的剛性內(nèi)聚力。磷、 氮化合物的阻燃過(guò)程分別同時(shí)作用于材料燃燒的凝聚相和氣相，具有一定的兩相 協(xié)同阻燃效果。摒棄物理發(fā)泡劑氟氯烴類化合物的使用，采用全水發(fā)泡體系制備 硬質(zhì)聚氨酯泡沫體，進(jìn)一步將改性納米氧化物加入其中，較大程度上克服了全水 發(fā)泡聚氨酯硬質(zhì)材料強(qiáng)度低、尺寸穩(wěn)定性差、泡沫體發(fā)脆等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種多羥基苯環(huán)磷氮型阻 燃劑，磷氮結(jié)構(gòu)和苯環(huán)基團(tuán)的存在增強(qiáng)了材料的阻燃性能和耐熱性能。同時(shí)，本 發(fā)明采用ODP值為零的水作為發(fā)泡劑，引入改性納米氧化物，有效提高材料泡 沫體的拉仲?gòu)?qiáng)度，耐磨性及抗老化性能，并使得泡沫體不易發(fā)脆。為了實(shí)現(xiàn)以上 發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種多羥基苯環(huán)磷氮型阻燃劑，它具有如下化學(xué)結(jié)構(gòu)：

其中R₁為以下結(jié)構(gòu)式的一種：

R₂為以下結(jié)構(gòu)式的一種：

一種制備上述多羥基苯環(huán)磷氮型阻燃劑的方法，它進(jìn)行如下反應(yīng)：

它包括下列步驟：