一種含納米氫氧化物的阻燃聚多元醇的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種含納米氫氧化物的阻燃聚多元醇的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用聚多元醇(包括聚酯多元醇和聚醚多元醇)和多異氰酸酯反應(yīng)制備聚氨酯制品是聚多元醇的重要用途之一。聚氨酯材料性能優(yōu)異，制品種類多，包括泡沫塑料、黏合劑、涂料、合成皮革、彈性體和纖維等，其中尤以聚氨酯泡沫塑料的用途最為廣泛，然而聚氨酯泡沫塑料存在遇火易燃，火焰蔓延速度快，火災(zāi)中產(chǎn)生大量濃煙和有毒氣體的缺點，容易引發(fā)人員傷亡事故。
[0003]添加阻燃劑是提高聚氨酯制品阻燃性能的有效辦法。傳統(tǒng)的添加高含量的有機鹵、磷類液體阻燃劑的方法，可明顯改善聚氨酯制品的阻燃性能，但對降低燃燒煙霧量沒有效果，而且過高的添加量會影響聚氨酯制品的綜合性能，鹵類阻燃劑還會增加有毒刺激性氣體的釋放量。氫氧化鋁和氫氧化鎂是大量使用的無機類阻燃劑，具有價格低廉、無毒、抑煙效果較好的特點，只是阻燃效果較差，通常需要添加60% (重量比)以上，才有明顯的阻燃效果。其與有機鹵、磷類阻燃劑復(fù)配使用，有明顯的協(xié)同阻燃效果，如果粒徑達到納米級，且在聚氨酯泡沫制品中能夠均勻分散，則協(xié)同阻燃效果更佳。但納米級氫氧化物粒子在液態(tài)物料中的極易團聚、不僅惡化聚氨酯泡沫的制備工藝，而且團聚后阻燃效果也不明顯，同時提高了聚氨酯泡沫制品的開孔率，導(dǎo)致保溫和力學(xué)性能下降。因此，解決氫氧化物阻燃劑在聚氨酯泡沫液體原料中的團聚問題，對提高聚氨酯泡沫制品的阻燃、力學(xué)和保溫性能，具有重要意義。
[0004]溶膠-凝膠法是一種常見納米粒子的制備方法，以溶膠-凝膠法在聚多元醇中原位制備出含納米氫氧化鋁或氫氧化鎂微粒，具有與聚多元醇相容性好，分散度高、長期穩(wěn)定不沉降的特點。采用溶膠-凝膠法制備納米阻燃聚多元醇的方法，尚未見到相關(guān)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種含有納米氫氧化物粒子的具有阻燃功能的聚多元醇的制備方法。其內(nèi)部無機氫氧化物阻燃劑粒子以納米尺寸存在，具有分散性好，儲存穩(wěn)定的特點，可以與有機阻燃劑復(fù)合使用，得到更優(yōu)的阻燃和抑煙效果。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0007]本發(fā)明的一種含納米氫氧化物的阻燃聚多元醇，該阻燃聚多元醇包括氫氧化物、催化劑和聚酯或聚醚多元醇；
[0008]以氫氧化物的質(zhì)量為I份，聚酯或聚醚多元醇的質(zhì)量為6-15份，催化劑的質(zhì)量為0.01-0.05 份。
[0009]本發(fā)明的一種含納米氫氧化物的阻燃聚多元醇的制備方法，步驟為:
[0010](I)將稀土類催化劑與金屬鋁或鎂粉，按比例加入到高能球磨機內(nèi)，在氮氣氛圍下研磨I小時，得到高反應(yīng)活性的金屬鋁或鎂粉；
[0011](2)將步驟(I)得到的高反應(yīng)活性的金屬鋁或鎂粉，加入到無水乙醇中，在常溫、氮氣保護下和攪拌條件下反應(yīng)I小時，然后通過減壓蒸餾蒸出容器內(nèi)過量的乙醇，在氮氣保護下干燥剩余的固體物質(zhì)，即得到中間產(chǎn)物乙醇鋁或乙醇鎂；
[0012](3)將中間產(chǎn)物乙醇鋁或乙醇鎂，按比例加入到聚多元醇中，攪拌混合均勻后，在60°C下緩慢滴加反應(yīng)物水，生成的氫氧化物析出，以納米級粒子分散在聚多元醇中，通過控制水的添加量和PH值，確定反應(yīng)終點，然后通過減壓蒸餾將反應(yīng)副產(chǎn)物乙醇蒸出，即得到含有納米氫氧化物的阻燃聚多元醇。
[0013]上述步驟⑴中所述的稀土類催化劑，包括金屬鈷、鑭、鈰中的一種或幾種；
[0014]上述步驟(I)中所述的所述的金屬鋁粉或鎂粉，為普通工業(yè)級粒徑鋁粉或鎂粉，其活性成分含量要求達到90%以上；
[0015]上述步驟(I)中稀土類催化劑與金屬鋁粉或鎂粉的質(zhì)量比為0.01?0.05: I ;
[0016]上述步驟⑵中所述的無水乙醇，其乙醇純度要求大于99% ;
[0017]上述步驟(2)中高反應(yīng)活性的金屬鋁或鎂粉與無水乙醇的質(zhì)量比為1: 10;
[0018]上述步驟(3)中所述的反應(yīng)物水，為去離子水；
[0019]上述步驟(3)中所述的聚多元醇，可為分子量400?2000，官能度為1.8?5.6，輕值為100?600mgK0H/g的聚醋多元醇或聚醚多元醇。
[0020]上述步驟(3)中所述的乙醇鋁或乙醇鎂，與聚多元醇的質(zhì)量比為1: 6?15 ;
[0021]上述步驟(3)中所述的乙醇鋁或乙醇鎂，與去離子水的摩爾比分別為1: 3或I: 2。
[0022]上述步驟(3)中制備的乙醇鋁或氧化鎂粒子的平均粒徑在100?200nm。
[0023]有益效果
[0024](I)本發(fā)明所制備的含納米氫氧化物的阻燃聚多元醇，納米氫氧化物粒子與聚多元醇具有優(yōu)異的相容性，可在聚多元醇中達到納米級分散，而且能夠長期儲存穩(wěn)定不沉降；
[0025](2)本發(fā)明制備的含納米氫氧化物阻燃聚聚多元醇，與有機鹵系、磷系阻燃劑具有很好的協(xié)同阻燃和抑煙效果；
[0026](3)應(yīng)用本發(fā)明制備的含納米氫氧化物阻燃聚多元醇來制備的聚氨酯泡沫保溫材料，均勻分散的納米級的氫氧化物粒子可起到提高閉孔率，增加泡孔數(shù)量，提高泡孔均勻程度和增強泡孔壁強度的作用，從而提高聚氨酯泡沫材料力學(xué)和保溫性能。
【具體實施方式】
[0027]實施例1:
[0028](I)將金屬鑭粉2g與純度大于95%的金屬鋁粉500g，按比例加入到高能球磨機內(nèi)，在氮氣氛圍下，研磨I小時，得到高反應(yīng)活性的金屬銷;
[0029](2)將步驟(I)得到的高反應(yīng)活性的金屬鋁100g，加入到100g無水乙醇中，在常溫、氮氣保護下和攪拌條件下反應(yīng)I小時，然后通過減壓蒸餾蒸出容器內(nèi)過量的乙醇，在氮氣保護下干燥剩余的固體物質(zhì)，即得到中間產(chǎn)物乙醇鋁；
[0030](3)將中間產(chǎn)物乙醇鋁100g，加入到100g牌號為PS2402，平均分子量為448，羥值為240?260mgK0H/g的聚酯多元醇中，攪拌混合均勻后，在60°C下緩慢滴加反應(yīng)物水，生成的氫氧化鋁析出，以納米級粒子分散在聚酯多元醇中，通過控制水的添加量約30g和pH值為7?8，確定反應(yīng)終點，然后通過減壓蒸餾將反應(yīng)副產(chǎn)物乙醇蒸出，即得到含有納米氫氧化鋁的阻燃聚酯多元醇。經(jīng)粒度測試，該法制備的納米氫氧化鋁粒子的粒徑d⑸)為168nm0
[0031]實施例2:
[0032](I)將金屬鑭粉2g與純度大于95%的金屬鋁粉500g，按比例加入到高能球磨機內(nèi)，在氮氣氛圍下，研磨I小時，得到高反應(yīng)活性的金屬銷;
[0033](2)將步驟(I)得到的高反應(yīng)活性金屬鋁100g，加入到100g無水乙醇中，在常溫、氮氣保護下和攪拌條件下反應(yīng)I小時，然后通過減壓蒸餾蒸出容器內(nèi)過量的乙醇，在氮氣保護下干燥剩余的固體物質(zhì)，即得到中間產(chǎn)物乙醇鋁；
[0034](3)將中間產(chǎn)物乙醇鋁100g，加入到分子量約為500的100g牌號為H303，羥值為560±lmgK0H/g的聚醚多元醇中，攪拌混合均勻后，在60°C下緩慢滴加反應(yīng)物水，生成的氫氧化鋁析出，以納米級粒子分散在聚多元醇中，通過控制水的添加量約30g和pH值為7?8，確定反應(yīng)終點，然后通過減壓蒸餾將反應(yīng)副產(chǎn)物乙醇蒸出，即得到含有納米氫氧化鋁的阻燃聚醚多元醇。經(jīng)粒度測試，該法制備的納米氫氧化鋁粒子的