專利名稱：阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料及制備方法，屬于改性硬質聚氨酯泡沫塑料的 制造方法技術領域。
背景技術：
硬質聚氨酯泡沫塑料最大優(yōu)點是質輕、隔熱保溫性好、吸音及緩沖抗震性優(yōu)良，具有較高的壓縮強度和較好的尺寸穩(wěn)定性，因而廣泛應用于國防、建筑及交通等國民經濟各部門。隨著硬質聚氨酯泡沫塑料的應用范圍逐漸擴大，人們也逐漸認識到，增加硬質聚氨酯泡沫塑料的阻燃性是極為重要的。硬質聚氨酯泡沫塑料阻燃化，具體方法有以下四種(1)反應型阻燃劑，在泡沫塑料原料中引入具有阻燃作用的元素，如磷、鹵素等，此法燃燒時會產生刺激性氣體，不利于環(huán)保；⑵添加型阻燃劑，在原料中添加不具有反應活性的但具有阻燃作用的物質，發(fā)泡成型后，阻燃性物質分散在泡沫塑料中浸潰法，把泡沫塑料浸于含阻燃劑的液體中，之后取出干燥；⑷防火涂層法，在泡沫塑料的外層，另加一層防火涂層。后兩者方法應用范圍較小，不適用于閉孔率較高的硬聚氨酯泡沫塑料。常用的是第二種方法，也是應用得最早、簡便而經濟的方法。其中，添加無機型阻燃劑早已受到人們的重視。無機阻燃劑在復合材料中有阻燃、抑煙效果，還賦予材料無毒、無腐蝕性和價格低廉等優(yōu)點。目前無機阻燃劑主要品種有氫氧化鋁、氫氧化鎂、無機磷等，而氫氧化鋁的熱分解溫度比氫氧化鎂低，不能再較高溫的溫度下加工，不能滿足聚合物材料加工成型要求；無機磷在實際應用中易吸潮、氧化，并釋放出劇毒氣體，粉塵易爆炸，使用受到很大的局限。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現有技術中的不足，提供一種阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料及制備方法，采取將無機粒子納米氫氧化鎂與微膠囊化紅磷協同使用，提高了復合材料的阻燃性能。為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下
一種阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料，它包括由以下原料制備而成，所述原料按重量計為改性納米氫氧化鎂27-40份，微膠囊化紅磷10-13份，聚環(huán)氧丙烷30-50份，異氰酸酯30-45份，發(fā)泡劑5-15份，二月桂酸二丁基錫O. 5-2份。按上述方案，所述的異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯和多苯基多次甲基多異氰酸酯中的任意一種。按上述方案，所述聚環(huán)氧丙燒為分子量為600-2000。按上述方案，所述的改性納米氫氧化鎂是由納米氫氧化鎂經硅烷偶聯劑ΚΗ-550進行了濕法改性，納米氫氧化鎂的表面有機官能團化，濕法改性步驟如下
⑴將納米氫氧化鎂粒子于110°c干燥后，配制成4mol/L的水溶液；
⑵將質量濃度為98%硅烷偶聯劑KH-550溶于乙醇和水的混合溶液中，制備成質量分數為50%的KH-550預水解溶液待用；
⑶將納米氫氧化鎂的水溶液滴加到KH-550預水解溶液,納米氫氧化鎂與硅烷偶聯劑KH-550的質量比例為100:3 ；
⑷用超聲波儀在60°C下持續(xù)超聲和攪拌2h，將反應后的混合物經抽濾醇洗后，于80 V下真空干燥，得到濕法改性納米氫氧化鎂。按上述方案，所述的納米氫氧化鎂的粒徑為40_100nm。
本發(fā)明所述的阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料的制備方法，它包括以下步驟
(1)按重量份數計，稱取改性納米氫氧化鎂2-40份，微膠囊化紅磷10-13份，聚環(huán)氧丙烷30-50份，異氰酸酯30-45份，發(fā)泡劑5-15份，二月桂酸二丁基錫O. 5-2份；
(2)采用超聲將改性納米氫氧化鎂、微膠囊化紅磷、發(fā)泡劑、二月桂酸二丁基錫分散在聚環(huán)氧丙烷中，充分混合均勻，再加入異氰酸酯，攪拌混合，泡體發(fā)白時倒入模具中自由發(fā)泡l_3min，于干燥箱中80-120°C熟化，冷卻脫模后，即得到阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料。硬質聚氨酯泡沫塑料的基本化學反應包括異氰酸酯與羥基的反應、異氰酸酯與胺的鏈增長反應、異氰酸酯與水的發(fā)泡反應和異氰酸酯的交聯反應等。上述反應在泡沫制備中都是以較快的速度同時進行。在弱堿、強堿和許多金屬離子二月桂酸二丁基錫作用下，部分反應甚至能夠在幾分鐘之內完成，最后形成聚氨酯泡沫體。其制備過程中的反應原理如下
(1)異氰酸酯與羥基的反應
異氰酸酯與含羥基化合物的反應是RPUF制備中主要反應，在通常條件下，醇類化合物
和異氰酸酯發(fā)生反應，在室溫至較高溫度范圍內進行，生成聚氨基甲酸酯。
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R - M:C > - Ir -■ Ol I- - R.... f -C ■ - U -- K'(2)異氰酸酯與水的反應
帶有異氰酸酯基團的化合物或高分子鏈節(jié)和水反應先形成不穩(wěn)定的氨基甲酸，然后分解成胺和二氧化碳
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(3)異氰酸酯與胺的反應
胺基進一步和異氰酸酯反應生成含有脲基的高聚物。無二月桂酸二丁基錫存在下，反
應也能較快的進行。堿性越強的胺基化合物與異氰酸酯的反應能力也越強。
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R-NCOi R'-Nl I2~湖-C-NH-R*上述兩種反應都屬于鏈增長反應，也可視作發(fā)泡反應。
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R-NiX) ir-Ni IC-Nii- r-\ Niir
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(4)交聯反應
在聚氨酯合成的反應中，生成的氨基甲酸酯基和脲基中氮原子上的氫在一定條件下都能與異氰酸酯發(fā)生反應使分子鍵產生支化。
權利要求
1.一種阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料，它包括由以下原料制備而成，所述原料按重量計為改性納米氫氧化鎂27-40份，微膠囊化紅磷10-13份，聚環(huán)氧丙烷30-50份，異氰酸酯30-45份，發(fā)泡劑5-15份，二月桂酸二丁基錫O. 5-2份。
2.根據權利要求I所述的一種阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料，其特征在于所述的異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯和多苯基多次甲基多異氰酸酯中的任意一種。
3.根據權利要求I所述的一種阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料，其特征在于所述聚環(huán)氧丙燒的分子量為600-2000。
4.根據權利要求I所述的一種阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料，其特征在于所述的改性納米氫氧化鎂是由納米氫氧化鎂經硅烷偶聯劑KH-550進行了濕法改性制備得到的，納米氫氧化鎂的表面有機官能團化。
5.根據權利要求4所述的一種阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料，其特征在于所述的納米氫氧化鎂經硅烷偶聯劑KH-550進行濕法改性的步驟如下 ⑴將納米氫氧化鎂粒子于110°C干燥后，配制成4mol/L的水溶液； ⑵將質量濃度為98%硅烷偶聯劑KH-550溶于乙醇和水的混合溶液中，制備成質量分數為50%的KH-550預水解溶液待用； ⑶將納米氫氧化鎂的水溶液滴加到KH-550預水解溶液,納米氫氧化鎂與硅烷偶聯劑KH-550的質量比例為100:3 ； ⑷用超聲波儀在60°C下持續(xù)超聲和攪拌2h，將反應后的混合物經抽濾醇洗后，于80 V下真空干燥，得到濕法改性納米氫氧化鎂。
6.根據權利要求4或5所述的一種阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料，其特征在于所述的納米氫氧化鎂的粒徑為40-100nm。
7.權利要求I所述的一種阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料的制備方法，它包括以下步驟 (1)按重量份數計，稱取改性納米氫氧化鎂27-40份，微膠囊化紅磷1-13份，聚環(huán)氧丙烷30-50份，異氰酸酯30-45份，發(fā)泡劑5-15份，二月桂酸二丁基錫O. 5-2份，備用； (2)采用超聲將改性納米氫氧化鎂、微膠囊化紅磷、發(fā)泡劑、二月桂酸二丁基錫分散在聚環(huán)氧丙烷中，充分混合均勻，再加入異氰酸酯，攪拌混合，泡體發(fā)白時倒入模具中自由發(fā)泡l_3min，于干燥箱中80-120°C熟化，冷卻脫模后，即得到阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料。
8.根據權利要求7所述的一種阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料，其特征在于所述的改性納米氫氧化鎂是由納米氫氧化鎂經硅烷偶聯劑KH-550進行了濕法改性制備得到的，納米氫氧化鎂的表面有機官能團化。
9.根據權利要求8所述的一種阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料，其特征在于所述的納米氫氧化鎂經硅烷偶聯劑KH-550進行濕法改性的步驟如下 ⑴將納米氫氧化鎂粒子于110°C干燥后，配制成4mol/L的水溶液； ⑵將質量濃度為98%硅烷偶聯劑KH-550溶于乙醇和水的混合溶液中，制備成質量分數為50%的KH-550預水解溶液待用； ⑶將納米氫氧化鎂的水溶液滴加到KH-550預水解溶液,納米氫氧化鎂與硅烷偶聯劑KH-550的質量比例為100:3 ； ⑷用超聲波儀在60°C下持續(xù)超聲和攪拌2h，將反應后的混合物經抽濾醇洗后，于80 V下真空干燥，得到 濕法改性納米氫氧化鎂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種阻燃硬質聚氨酯泡沫塑料復合材料及制備方法，它包括由以下原料制備而成，所述原料按重量計為改性納米氫氧化鎂27-40份，微膠囊化紅磷10-13份，聚環(huán)氧丙烷30-50份，異氰酸酯30-45份，發(fā)泡劑5-15份，二月桂酸二丁基錫0.5-2份。本發(fā)明采取將無機粒子納米氫氧化鎂與微膠囊化紅磷協同使用，提高了復合材料的阻燃性能，復合材料的氧指數增加到31%，水平燃燒等級達到HB40，垂直燃燒等級達到V-0。
文檔編號C08G101/00GK102775766SQ201210292790
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權日2012年8月17日
發(fā)明者劉生鵬, 張良均, 樊慶春, 許莉莉, 金晶 申請人:武漢工程大學