一種高阻燃改性聚氨酯復合材料的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種高阻燃改性聚氨酯復合材料的制備方法，包括：將γ?氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、N,N?二甲基環己胺和四氫呋喃加入反應容器中，加入二氯磷酸苯酯，反應后得到P?N?Si阻燃劑；將可膨脹石墨、錫酸鋅、P?N?Si阻燃劑、凹凸棒土、蒙脫土、空心玻璃微珠、納米二氧化鈦、膨脹蛭石、石墨烯、季戊四醇、苯胺甲基三乙氧基硅烷混合均勻得到復合物料；將聚醚多元醇、復合物料、二苯甲烷二異氰酸酯、辛酸亞錫、三羥甲基丙烷、二溴新戊二醇攪拌后加入環氧樹脂、丙烯酸樹脂、二甲硫基甲苯二胺、4,4’?亞甲基雙鄰氯苯胺，攪拌后固化。本發明專利技術提出的高阻燃改性聚氨酯復合材料的制備方法，步驟簡單，得到的材料強度、阻燃性能好。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及聚氨酯
，尤其涉及一種高阻燃改性聚氨酯復合材料的制備方法。
技術介紹
聚氨酯是主鏈上含有重復氨基甲酸酯基團的大分子化合物的統稱，具有優異的耐磨、耐油、耐撕裂、耐化學腐蝕等特性，其用途非常廣，可以代替橡膠、塑料、尼龍等，用于機場、酒店、建材、汽車廠、煤礦廠、水泥廠、高級公寓、別墅、園林美化、彩石藝術、公園等領域。但普通的聚氨酯材料極易燃燒，在應用的過程中具有很大的火災安全隱患，大大限制了聚氨酯材料在實際中的應用。
技術實現思路
基于
技術介紹
存在的技術問題，本專利技術提出了一種高阻燃改性聚氨酯復合材料的制備方法，其步驟簡單，條件溫和，得到的復合材料強度高，阻燃性能優異，能滿足多種領域的使用要求。本專利技術提出的一種高阻燃改性聚氨酯復合材料的制備方法，包括以下步驟：S1、在冰水浴條件下，按重量份將15-25份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、1-2份N,N-二甲基環己胺和20-40份四氫呋喃加入反應容器中，攪拌溶解后加入2-5份二氯磷酸苯酯，反應2.5-4h后升溫至45-55℃，攪拌反應2-6h后過濾，將濾液旋蒸后經中性氧化鋁柱純化得到P-N-Si阻燃劑；S2、按重量份將5-15份可膨脹石墨、2-10份錫酸鋅、3-15份P-N-Si阻燃劑、10-25份凹凸棒土、5-20份蒙脫土、3-20份空心玻璃微珠、10-20份納米二氧化
鈦、2-15份膨脹蛭石、2-15份石墨烯、2-5份季戊四醇、3-15份苯胺甲基三乙氧基硅烷混合均勻得到復合物料；S3、按重量份將30-50份聚醚多元醇與20-45份復合物料混合均勻，在2000-3500r/min的轉速下攪拌1-2.5h，然后超聲分散20-50min，在氮氣的保護下加入15-30份二苯甲烷二異氰酸酯、0.01-0.12份辛酸亞錫和30-50份丁酮，升溫至60-70℃后攪拌反應35-50min，然后降溫至50-55℃后加入1-3.5份三羥甲基丙烷和2-5份二溴新戊二醇，在2500-3500r/min的轉速下攪拌20-50min，然后加入5-20份環氧樹脂、5-20份丙烯酸樹脂、3-5份二甲硫基甲苯二胺、1-5份4,4’-亞甲基雙鄰氯苯胺，在1000-2000r/min的轉速下攪拌30-50min，然后倒入模具內，在干燥箱中抽干溶劑后在110-125℃下固化2-4h，取出后降至室溫得到所述高阻燃聚氨酯復合材料。優選地，在S1中，在冰水浴條件下，按重量份將20-25份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、1.3-1.7份N,N-二甲基環己胺和28-35份四氫呋喃加入反應容器中，攪拌溶解后加入3.5-4.2份二氯磷酸苯酯，反應3.2-3.8h后升溫至50-55℃，攪拌反應3.5-4.5h后過濾，將濾液旋蒸后經中性氧化鋁柱純化得到P-N-Si阻燃劑。優選地，在S2中，可膨脹石墨、錫酸鋅、P-N-Si阻燃劑、凹凸棒土、蒙脫土、空心玻璃微珠、納米二氧化鈦、膨脹蛭石、石墨烯、季戊四醇、苯胺甲基三乙氧基硅烷的重量比為9-13：5-9：8-13：18-22：10-18：9-15：12-18：7-11：8-13：3.2-4：9-13。優選地，在S3中，按重量份將38-45份聚醚多元醇與30-40份復合物料混合均勻，在2800-3200r/min的轉速下攪拌1.5-2.1h，然后超聲分散30-40min，在氮氣的保護下加入21-26份二苯甲烷二異氰酸酯、0.07-0.11份辛酸亞錫和38-45
份丁酮，升溫至64-68℃后攪拌反應40-45min，然后降溫至52-55℃后加入2-3份三羥甲基丙烷和3-3.6份二溴新戊二醇，在3000-3200r/min的轉速下攪拌30-40min，然后加入12-15份環氧樹脂、8-15份丙烯酸樹脂、3.5-4.3份二甲硫基甲苯二胺、3.2-4份4,4’-亞甲基雙鄰氯苯胺，在1400-1800r/min的轉速下攪拌38-47min，然后倒入模具內，在干燥箱中抽干溶劑后在118-121℃下固化3.2-3.8h，取出后降至室溫得到所述高阻燃聚氨酯復合材料。優選地，所述高阻燃改性聚氨酯復合材料的制備方法，包括以下步驟：S1、在冰水浴條件下，按重量份將22份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、1.5份N,N-二甲基環己胺和30份四氫呋喃加入反應容器中，攪拌溶解后加入4.2份二氯磷酸苯酯，反應3.5h后升溫至53℃，攪拌反應4h后過濾，將濾液旋蒸后經中性氧化鋁柱純化得到P-N-Si阻燃劑；S2、按重量份將10份可膨脹石墨、8份錫酸鋅、12份P-N-Si阻燃劑、20份凹凸棒土、15份蒙脫土、13份空心玻璃微珠、16份納米二氧化鈦、10份膨脹蛭石、12份石墨烯、3.6份季戊四醇、12份苯胺甲基三乙氧基硅烷混合均勻得到復合物料；S3、按重量份將42份聚醚多元醇與35份復合物料混合均勻，在3000r/min的轉速下攪拌2h，然后超聲分散35min，在氮氣的保護下加入22份二苯甲烷二異氰酸酯、0.1份辛酸亞錫和42份丁酮，升溫至65℃后攪拌反應42min，然后降溫至55℃后加入2.6份三羥甲基丙烷和3.3份二溴新戊二醇，在3100r/min的轉速下攪拌38min，然后加入13.5份環氧樹脂、12.5份丙烯酸樹脂、4.2份二甲硫基甲苯二胺、3.8份4,4’-亞甲基雙鄰氯苯胺，在1600r/min的轉速下攪拌45min，然后倒入模具內，在干燥箱中抽干溶劑后在120℃下固化3.5h，取出后降至室溫得到所述高阻燃聚氨酯復合材料。優選地，在S2中，所述膨脹蛭石為改性膨脹蛭石，所述改性膨脹蛭石所采用的改性劑為十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨、十八烷基二甲基芐基氯化銨、二十二烷基三甲基氯化銨中的一種或者多種的混合物。優選地，在S3中，所述聚醚多元醇為聚醚多元醇N220、聚醚多元醇N330、聚醚多元醇3050中的一種或者多種的混合物。在高阻燃改性聚氨酯復合材料的制備過程中，首先以γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷與二氯磷酸苯酯為原料，通過控制反應的條件，使γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的氨基與二氯磷酸苯酯中的氯發生了親核取代反應，從而將γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和二氯磷酸苯酯結合為一體，得到了P-N-Si阻燃劑，將其與可膨脹石墨、錫酸鋅、凹凸棒土、蒙脫土、空心玻璃微珠、納米二氧化鈦、膨脹蛭石、石墨烯按上述比例混合后，P-N-Si阻燃劑與苯胺甲基三乙氧基硅烷能與各填料表面的活性基團發生反應，改善了各填料表面的性質得到了復合填料；以聚醚多元醇、二苯甲烷二異氰酸酯為聚氨酯單體，通過控制單體的比例，使得到的聚氨酯預聚體具有優良的力學性能、耐水解性、耐熱性及耐老化性，加入了二溴新戊二醇與三羥甲基丙烷配合作為擴鏈劑，從而將阻燃元素溴原子引入了聚氨酯中，并加入了復合填料對其進行改性，其中，P-N-Si阻燃劑在分解的過程中，能生成一層Si-O和Si-C的炭質保護層，同時釋放氮氣、小分子水等不燃性氣體，與體系中的可膨脹石墨、錫酸鋅、凹凸棒土、蒙脫土、空心玻璃微珠、膨脹蛭石、石墨烯、季戊四醇、苯胺甲基三乙氧基硅烷和二溴新戊二醇、以及二甲硫基甲苯二胺、4,4’-亞甲基雙鄰氯苯胺具有協同作用，顯著提高了復合材料的阻燃性和抑煙性；加入本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高阻燃改性聚氨酯復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、在冰水浴條件下，按重量份將15?25份γ?氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、1?2份N,N?二甲基環己胺和20?40份四氫呋喃加入反應容器中，攪拌溶解后加入2?5份二氯磷酸苯酯，反應2.5?4h后升溫至45?55℃，攪拌反應2?6h后過濾，將濾液旋蒸后經中性氧化鋁柱純化得到P?N?Si阻燃劑；S2、按重量份將5?15份可膨脹石墨、2?10份錫酸鋅、3?15份P?N?Si阻燃劑、10?25份凹凸棒土、5?20份蒙脫土、3?20份空心玻璃微珠、10?20份納米二氧化鈦、2?15份膨脹蛭石、2?15份石墨烯、2?5份季戊四醇、3?15份苯胺甲基三乙氧基硅烷混合均勻得到復合物料；S3、按重量份將30?50份聚醚多元醇與20?45份復合物料混合均勻，在2000?3500r/min的轉速下攪拌1?2.5h，然后超聲分散20?50min，在氮氣的保護下加入15?30份二苯甲烷二異氰酸酯、0.01?0.12份辛酸亞錫和30?50份丁酮，升溫至60?70℃后攪拌反應35?50min，然后降溫至50?55℃后加入1?3.5份三羥甲基丙烷和2?5份二溴新戊二醇，在2500?3500r/min的轉速下攪拌20?50min，然后加入5?20份環氧樹脂、5?20份丙烯酸樹脂、3?5份二甲硫基甲苯二胺、1?5份4,4’?亞甲基雙鄰氯苯胺，在1000?2000r/min的轉速下攪拌30?50min，然后倒入模具內，在干燥箱中抽干溶劑后在110?125℃下固化2?4h，取出后降至室溫得到所述高阻燃聚氨酯復合材料。...

【技術特征摘要】
1.一種高阻燃改性聚氨酯復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、在冰水浴條件下，按重量份將15-25份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、1-2份N,N-二甲基環己胺和20-40份四氫呋喃加入反應容器中，攪拌溶解后加入2-5份二氯磷酸苯酯，反應2.5-4h后升溫至45-55℃，攪拌反應2-6h后過濾，將濾液旋蒸后經中性氧化鋁柱純化得到P-N-Si阻燃劑；S2、按重量份將5-15份可膨脹石墨、2-10份錫酸鋅、3-15份P-N-Si阻燃劑、10-25份凹凸棒土、5-20份蒙脫土、3-20份空心玻璃微珠、10-20份納米二氧化鈦、2-15份膨脹蛭石、2-15份石墨烯、2-5份季戊四醇、3-15份苯胺甲基三乙氧基硅烷混合均勻得到復合物料；S3、按重量份將30-50份聚醚多元醇與20-45份復合物料混合均勻，在2000-3500r/min的轉速下攪拌1-2.5h，然后超聲分散20-50min，在氮氣的保護下加入15-30份二苯甲烷二異氰酸酯、0.01-0.12份辛酸亞錫和30-50份丁酮，升溫至60-70℃后攪拌反應35-50min，然后降溫至50-55℃后加入1-3.5份三羥甲基丙烷和2-5份二溴新戊二醇，在2500-3500r/min的轉速下攪拌20-50min，然后加入5-20份環氧樹脂、5-20份丙烯酸樹脂、3-5份二甲硫基甲苯二胺、1-5份4,4’-亞甲基雙鄰氯苯胺，在1000-2000r/min的轉速下攪拌30-50min，然后倒入模具內，在干燥箱中抽干溶劑后在110-125℃下固化2-4h，取出后降至室溫得到所述高阻燃聚氨酯復合材料。2.根據權利要求1所述高阻燃改性聚氨酯復合材料的制備方法，其特征在于，在S1中，在冰水浴條件下，按重量份將20-25份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、1.3-1.7份N,N-二甲基環己胺和28-35份四氫呋喃加入反應容器中，攪拌溶解后加入3.5-4.2份二氯磷酸苯酯，反應3.2-3.8h后升溫至50-55℃，攪拌反
\t應3.5-4.5h后過濾，將濾液旋蒸后經中性氧化鋁柱純化得到P-N-Si阻燃劑。3.根據權利要求1或2所述高阻燃改性聚氨酯復合材料的制備方法，其特征在于，在S2中，可膨脹石墨、錫酸鋅、P-N-Si阻燃劑、凹凸棒土、蒙脫土、空心玻璃微珠、納米二氧化鈦、膨脹蛭石、石墨烯、季戊四醇、苯胺甲基三乙氧基硅烷的重量比為9-13：5-9：8-13：18-22：10-18：9-15：12-18：7-11：8-13：3.2-4：9-13。4.根據權利要求1-3中任一項所述高阻燃改性聚氨酯復合材料的制備方法，其特征在于，在S3中，按重量份將38-45份聚醚多元醇與30-40份復合物料混合均勻，在2800-3200r/min的轉速下攪拌1.5-2.1h，然...

【專利技術屬性】
技術研發人員：龔文祥，
申請(專利權)人：滁州環球聚氨酯科技有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽;34