[發明專利]本征阻燃自修復聚氨酯及其制備方法

有效

• 申請號: 202111446120.0
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114230752B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 孫兆任;戈歡;孫露霞;李劍鋒;王騰
• 申請（專利權）人: 山東一諾威新材料有限公司
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/50;C08G18/32
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏孝婷

本發明屬于聚合物材料技術領域，具體涉及一種本征阻燃自修復聚氨酯及其制備方法。所述的制備方法為：(1)以含磷起始劑、含鹵素的醇或酚為共起始劑，在雙金屬催化劑的作用下，與環氧烷烴聚合反應，得到低粘度反應型阻燃聚醚多元醇；(2)將二肟、低粘度反應型阻燃聚醚多元醇、普通聚醚多元醇、交聯劑、異氰酸酯、有機金屬鹽、催化劑于溶劑中通過一步法反應制備聚氨酯。本發明通過在分子主鏈中引入阻燃元素和動態裂解的肟氨酯鍵制備具有本征阻燃和室溫自修復雙重功能的聚氨酯材料。本發明的制備方法簡單，原料易得，修復效率高，易于工業化生產。

技術領域

本發明屬于聚合物材料技術領域，具體涉及一種本征阻燃自修復聚氨酯及其制備方法。

背景技術

聚氨酯材料因其優異的性能被廣泛應用于礦山、汽車、航空、軍工等高性能技術領域。但是未經阻燃改性的聚氨酯材料氧指數18-21%，屬于易燃材料，嚴重限制其應用范圍。目前聚氨酯用的阻燃劑分為添加型阻燃劑和反應型阻燃劑，添加型阻燃劑主要通過加入較大分數的磷酸酯類或低分子量鹵素提高阻燃性能，但是上述添加型阻燃劑通常會降低材料力學性能和存在遷移性風險（CN）。市售的反應型阻燃聚醚普遍價格較高且存在許多制約因素，如粘度較高（四溴苯酐二醇粘度為80000-125000mPa·s）；色值較深（一般為琥珀色或褐色），影響聚氨酯材料的外觀和使用性能。因此，研發低粘度反應型阻燃聚醚多元醇，成為聚氨酯材料亟待解決的問題。

除阻燃性影響外，聚氨酯材料在使用過程中不可避免會因外力、自身缺陷等在材料內部產生應力，宏觀表現出微小裂紋從而大大降低使用壽命。通過在材料中引入自修復機理，通過簡單處理方式（如改變溫度、調節pH等）可以恢復其性能，延長材料使用壽命，實現資源循環利用。目前自修復方法目前大致分為兩大類，非本征型自修復和本征型自修復。非本征型自修復是通過外加修復劑實現自修復功能，雖然具有修復方法簡單、效率高等優點，但是只能實現對微裂縫的有限次自修復。本征型自修復是將可逆化學鍵（可逆共價鍵和可逆非共價鍵）通過化學反應引入到聚合物本體中，通過加熱、調節pH等方式促使體系中某些化學鍵的可逆反應，進而使鏈段相互連接來實現自修復，常用方法如在分子鏈中引入二硫酯鍵、聚乙烯醇接枝、聚碳酸亞丙酯或通過特殊共價鍵反應，如D-A反應（CN?110845692B、CN?111234175B、CN?109485818B）。

CN?104151503B使用可逆非共價鍵UPy(2-脲基-4-嘧啶酮)，通過UPy單元得物理單元實現動態修復，但是需要在分子鏈末端引入特定基團；CN?107236106?B使用一種含酰腙鍵的芳香族端羥基擴鏈劑，室溫下即可實現自修復，但是其制備方法中使用二甲基亞砜且制備工藝相對復雜。

目前，兼具反應型阻燃和以肟氨酯鍵自修復功能的高性能聚氨酯尚未見報道。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種本征阻燃自修復聚氨酯，該自修復聚氨酯不依賴于添加型阻燃劑，通過在分子鏈中引入阻燃元素，實現本征阻燃，其次利用多種動態鍵的協同作用實現本征自修復性能；本發明還提供其制備方法，簡單易行，原料來源廣泛，制備成本低，易于工業化生產。

本發明利用了多種動態鍵的協同作用，既包括聚氨酯體系中固有的動態氫鍵體系、肟基團與異氰酸酯基團反應生成的肟氨酯鍵、金屬離子與肟發生配位形成動態金屬-配位鍵配合物實現本征自修復性能。

本發明所述的本征阻燃自修復聚氨酯，由如下質量百分數的原料制成：

反應型阻燃聚醚多元醇：3-20%；

普通聚醚多元醇：5-35%；

二肟：1-3%；

異氰酸酯：5-20%；

交聯劑：0.05-3%；

金屬鹽：0.1-2%；

催化劑：0.05-3%；