耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑及其在制備聚氨酯復(fù)合材料中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于阻燃材料領(lǐng)域，具體涉及一種耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑及其在制備聚氨酯 復(fù)合材料中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，高分子材料在現(xiàn)代生活中越來越廣泛的應(yīng)用，聚氨酯材料 由于其優(yōu)異的性能，大量地被用于在交通運輸、建筑隔熱材料領(lǐng)域。但是聚氨酯材料容易燃 燒，這給現(xiàn)在社會帶來了極大的事故隱患。因此，聚氨酯阻燃技術(shù)顯得越來越重要，在過去 的幾十年中，阻燃技術(shù)飛速發(fā)展，經(jīng)歷了從鹵系阻燃到無鹵阻燃的發(fā)展過程，阻燃體系不斷 的豐富和完善，其中磷系阻燃劑大都具有低煙、無毒、低鹵、無鹵等優(yōu)點，符合阻燃劑的發(fā)展 方向，具有很好的發(fā)展前景，成為目前阻燃研宄的熱點。
[0003] 聚磷酸銨（APP)是一種廣泛應(yīng)用于聚氨酯中的磷系阻燃劑，聚磷酸銨的含磷量高 達30 %~32 %，含氮為14 %~16 %。其突出的特征是燃燒時的生煙量極低，不產(chǎn)生鹵化氫， 無毒無味，不產(chǎn)生腐蝕氣體，熱穩(wěn)定性高，是一種性能優(yōu)良的非鹵阻燃劑。然而由于其自身 結(jié)構(gòu)的原因，APP吸濕性很強，容易溶于水。因此在用于聚氨酯硬質(zhì)泡沫時容易向材料表面 迀移，導(dǎo)致有效阻燃劑流失，造成阻燃性能下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種耐水核殼結(jié) 構(gòu)阻燃劑。該阻燃劑相容性好、耐水性能優(yōu)良。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的再一目的在于提供上述耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑在制備聚氨酯復(fù)合材料中 的應(yīng)用。
[0007] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] 一種耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑，該阻燃劑具有核殼結(jié)構(gòu)，以聚磷酸銨為核，核的表面包 覆著一層疏水性的樹脂；所述疏水性的樹脂為三聚氰胺甲醛預(yù)聚體與多氨基聚醚的共聚 物。
[0009] 所述的三聚氰胺甲醛預(yù)聚體通過摩爾比為1 :(1.5~3.5)的三聚氰胺和甲醛預(yù)聚 合而成；所述多氨基聚醚為聚醚胺、殼聚糖、對苯二胺或4, 4'-二氨基二苯醚等。
[0010] 上述耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑的制備方法，包括以下步驟：在室溫條件下將聚磷酸銨 (APP)加入溶劑中，攪拌升溫至50~60°C后，加入三聚氰胺甲醛預(yù)聚體，升溫至60~90°C， 調(diào)節(jié)pH為酸性，然后加入多氨基聚醚，保持?jǐn)嚢?.5~6小時；然后冷卻、抽濾、洗滌、干燥， 所得白色粉末即為所述耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑。
[0011] 所述的溶劑為乙醇、丙酮、甲苯或環(huán)己烷，其用量為每60g聚磷酸銨采用100~ 300mL溶劑。
[0012] 所述三聚氰胺甲醛預(yù)聚體與多氨基聚醚的質(zhì)量比為（3~6) :1。
[0013] 所述三聚氰胺甲醛預(yù)聚體與聚磷酸銨的質(zhì)量比為1: (8~15)。
[0014] 上述耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑在制備聚氨酯復(fù)合材料中的應(yīng)用，所述應(yīng)用的具體步驟 如下：將3. 2質(zhì)量份的耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑和3質(zhì)量份的正戊烷混合，在冰水浴中加入10 質(zhì)量份的聚醚多元醇和〇. 07~〇. 21質(zhì)量份的催化劑，攪拌均勻，配成料A;取10質(zhì)量份二 苯基甲烷二異氰酸酯（MDI)在50~80°C下液化，得到料B;然后將料A加至料B中，攪拌， 觀測到表面開始膨脹成白色的時候，倒入預(yù)先準(zhǔn)備好的模具中，然后放入60°C烘箱熟化，得 到所述聚氨酯復(fù)合材料。
[0015] 所述的聚醚多元醇的輕值為420~470mgKOH/g。
[0016] 所述的催化劑為有機錫催化劑，優(yōu)選為三乙烯二胺。
[0017] 上述制備的聚氨酯復(fù)合材料主要用于絕熱材料和保溫材料領(lǐng)域。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果：
[0019] (1)本發(fā)明所制備的耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑表面具有活性反應(yīng)基團，能夠和聚氨酯 基材反應(yīng)。
[0020] (2)本發(fā)明所制備的耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑，以聚磷酸銨為囊芯，以三聚氰胺甲醛多 氨基化合物共聚樹脂為囊材，其囊材具有大量的疏水性基團，大幅度改善傳統(tǒng)阻燃劑易溶 于水的缺點。
[0021] (3)本發(fā)明所制備的耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑，其囊材為含氮豐富的樹脂，和囊芯具有 協(xié)效阻燃作用，具有高效阻燃性。
[0022] (4)本發(fā)明所制備的聚氨酯復(fù)合材料且能夠在高濕環(huán)境中長期保持阻燃效果。
【附圖說明】
[0023]圖1為聚磷酸銨和實施例1制備的耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑的電鏡圖，其中a是聚磷 酸銨，b是實施例1制備的耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此。
[0025] 實施例1
[0026](一）制備耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑：
[0027] 在室溫條件下將聚磷酸銨（APP)粉粒加100mL無水乙醇中，攪拌升溫至50°C后，加 入12g三聚氰胺甲醛預(yù)聚體，升溫至60°C，調(diào)節(jié)pH為酸性，然后加入2g聚醚胺，保持?jǐn)嚢钑r 間0. 5小時，然后自動冷卻，抽濾，洗滌，干燥，所得白色粉末即為耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑。
[0028](二）制備聚氨酯復(fù)合材料：
[0029] 取3. 2質(zhì)量步驟（一）制備的耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑，加入3質(zhì)量份的正戊烷，在冰 水浴中放置，阻燃劑被正戊烷浸潤；然后加入10質(zhì)量份的聚醚多元醇，〇. 12質(zhì)量份的催化 劑，攪拌均勻，配成料A;取10質(zhì)量份二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI)，在50°C下液化，全部液 化成液體，得料B;然后將料A加入到料B中，攪拌，觀測到表面開始膨脹成白色的時候，倒 入預(yù)先準(zhǔn)備好的模具中，而后放入60°C烘箱熟化，得到聚氨酯復(fù)合材料。
[0030] 實施例2
[0031] (一）制備耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑：
[0032] 在室溫條件下將聚磷酸銨（APP)粉粒加120mL無水乙醇中，攪拌升溫至50°C后，加 入15g三聚氰胺甲醛預(yù)聚體，升溫至70°C，調(diào)節(jié)pH為酸性，然后加入2g聚醚胺，保持?jǐn)嚢钑r 間2小時；然后自動冷卻，抽濾，洗滌，干燥，所得白色粉末即為耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑。
[0033] (二）制備聚氨酯復(fù)合材料：
[0034] 取3. 2質(zhì)量步驟（一）制備的耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑，加入3質(zhì)量份的正戊烷，在冰 水浴中放置，阻燃劑被正戊烷浸潤；然后加入10質(zhì)量份的聚醚多元醇，〇. 12質(zhì)量份的催化 劑，攪拌均勻，配成料A;取10質(zhì)量份二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI)，在60°C下液化，全部液 化成液體，得料B;然后將料A加入到料B中，攪拌，觀測到表面開始膨脹成白色的時候，倒 入預(yù)先準(zhǔn)備好的模具中，而后放入60°C烘箱熟化，得到聚氨酯復(fù)合材料。
[0035] 實施例3
[0036] (一）制備耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑：
[0037] 在室溫條件下將聚磷酸銨（APP)粉粒加150mL無水乙醇中，攪拌升溫至60°C后，加 入15g三聚氰胺甲醛預(yù)聚體，升溫至80°C，調(diào)節(jié)pH為酸性，然后加入2g聚醚胺，保持?jǐn)嚢钑r 間4小時；然后自動冷卻，抽濾，洗滌，干燥，所得白色粉末即為耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑。
[0038] (二）制備聚氨酯復(fù)合材料：
[0039] 取3. 2質(zhì)量步驟（一）制備的耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑，加入3質(zhì)量份的正戊烷，在冰 水浴中放置，阻燃劑被正戊烷浸潤；然后加入10質(zhì)量份的聚醚多元醇，〇. 12質(zhì)量份的催化 劑，攪拌均勻，配成料A;取10質(zhì)量份二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI)，在60°C下液化，全部液 化成液體，得料B;然后將料A加入到料B中，攪拌，觀測到表面開始膨脹成白色的時候，倒 入預(yù)先準(zhǔn)備好的模具中，而后放入60°C烘箱熟化，得到聚氨酯復(fù)合材料。
[0040] 實施例4
[0041](一）制備耐水核殼結(jié)構(gòu)阻燃劑：
[0042] 在室溫條件下將聚磷酸銨