本發明專利技術公開了一種基于膨脹石墨液態阻燃劑，其包括100份可膨脹石墨和100-900份稀釋劑，所述稀釋劑選自磷酸酯改性劑和多元醇的至少一種。本發明專利技術還公開了一種使用上述基于膨脹石墨液態阻燃劑制備阻燃聚氨酯泡沫材料的方法，包括如下步驟：（a）將所述基于膨脹石墨液態阻燃劑加入多異氰酸酯中，并加入聚合催化劑、發泡劑混合均勻，其中步驟（a）中還可包括加入多元醇；（b）模制得到聚氨酯泡沫材料。本發明專利技術基于膨脹石墨阻燃劑為液態產品，便于加工、計量，并且避免了將固態可膨脹石墨直接混入多元醇組分時常見的粘度升高、分層、沉淀等現象，同時本發明專利技術阻燃劑不帶鹵素基團，有利于環保；用本發明專利技術阻燃劑制得的聚氨酯產品的密度范圍廣，用途廣泛。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種液態阻燃劑，尤其是一種液態的膨脹石墨阻燃劑，還涉及含該阻燃劑的聚氨酯泡沫材料的制備方法以及用該阻燃劑制得的聚氨酯。
技術介紹
聚氨酯泡沫是以多羥基化合物和異氰酸酯為原料，在 例如催化劑、發泡劑的作用下經加成聚合、發泡而成的泡沫材料。這種材料具有優良的物理機械性能、電學性能、聲學性能和化學品耐受性。由于其導熱系數低、密度小、強度高、吸水性小、絕熱、絕緣、隔音、化學穩定性好、受沖擊后回復率高，因此廣泛用于石油、化工、運輸、建筑等領域。未經阻燃處理的聚氨酯泡沫是一種易燃物。例如密度為0. 25g/cm3左右的聚氨酯泡沫的燃燒性與棉花相近，遇到火源或高溫烘烤極易燃燒。因此需要采用各種方法改善聚氨酯泡沫的阻燃性。許多國家已經立法來制定建筑材料的阻燃標準。為了滿足對聚氨酯泡沫阻燃性的要求，目前已開發出許多方法。中國專利CN1330678A公開了一種硬質聚氨酯泡沫的生成方法，它包括使多異氰酸酯、多元醇和活性鹵代化合物在發泡劑、催化劑、膨脹石墨和選自膦酸酯、磷酸酯、鹵代磷酸酯或其組合的附加阻燃劑的存在下反應。該種聚氨酯泡沫的阻燃性是由膨脹石墨、活性鹵代化合物以及選自膦酸酯、磷酸酯、鹵代磷酸酯或其組合的附加阻燃劑協同提供的。雖然用該方法制得的聚氨酯泡沫具有良好的阻燃性，且鹵代化合物阻燃劑能與多元醇等原料良好混溶，但由于使用含鹵化合物，當聚氨酯泡沫燃燒時，這類阻燃劑會分解，產生大量煙霧和腐蝕刺激性氣體。腐蝕刺激性氣體中含大量鹵素分子(氯，溴等)，它們會飄逸到大氣層平流層(同溫層)，破壞平流層中的臭氧層，嚴重影響地球表面氣候。因此，含鹵素的阻燃劑的應用受到極大限制，甚至在一些國家和地區禁止使用，而無鹵阻燃劑越來越受到關注。為了克服上述缺陷，中國專利CN1724577A公開了一種聚氨酯泡沫的制備方法，它使用可膨脹石墨作為阻燃劑。該制備方法包括向聚醚多元醇中加入催化劑和發泡劑，均勻混合后加入可膨脹石墨；之后加入異氰酸酯，攪拌后模制。這種方法雖然可得到具有良好阻燃性能的聚氨酯泡沫，但是它的缺點是 (1)它使用固體可膨脹石墨作為阻燃劑，當將其混入多元醇組分時會造成混合物的粘度急劇上升，并產生分層、沉淀現象； (2)所使用的固體可膨脹石墨為粉料，不利于大規模自動化生產過程中的精確計量和輸送。
技術實現思路
本專利技術的第一目的是提供一種用于聚氨酯材料的液態阻燃劑，在混入多元醇中時不會造成粘度急劇上升或分層、沉淀現象，并且適合在大規模自動化生產過程中精確計量和輸送。本專利技術的第二目的是提供采用上述阻燃劑制得的聚氨酯泡沫材料及其制備方法。本專利技術的技術方案如下 一種基于膨脹石墨液態阻燃劑，包括以重量份計的以下組分 100份可膨脹石墨； 100-900份稀釋劑。較佳地，所述稀釋劑優選100-400份。較佳地，所述稀釋劑選自磷酸酯改性劑和多元醇的至少一種。較佳地，所述多元醇選自聚醚多元醇和聚酯多元醇中的至少一種。較佳地，所述聚醚多元醇選自以丙二醇、乙二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷、季戊四 醇、蔗糖、山梨醇中的至少一種以及乙二胺和甲苯二胺的至少一種為起始劑形成的官能度為2-6、羥值為18-800的聚醚型多元醇； 所述聚酯多元醇選自主鏈結構采用己二酸和鄰苯二甲酸酐的至少一種與乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷、1，4_ 丁二醇、1，6己二醇、戊二醇的至少一種縮聚形成的官能度為2-4、羥值為50-500的聚酯型多元醇。較佳地，所述磷酸酯改性劑選自磷酸二苯甲苯酯、三(聚氧化烯烴)磷酸酯、三(聚氧化烯烴)磷酸亞酯、三(一縮二丙二醇)亞磷酸酯、甲基磷酸二甲酯、丙基磷酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯、磷酸三乙酯或者磷酸三甲苯酯的至少一種。較佳地，還包括0. 5-60份的助劑。較佳地，所述助劑選自高分子量聚合物型潤濕劑、液體流變助劑、受控絮凝型助齊U、蠟分散液、較小分子量聚合物型分散劑和高分子量共聚體的烷基銨鹽的至少一種；所述助劑優選0. 8-2. 5份。本專利技術還提供上述基于膨脹石墨液態阻燃劑在阻燃材料中的應用。一種使用上述基于膨脹石墨液態阻燃劑制備阻燃聚氨酯泡沫材料的方法，包括如下步驟 (a)將包含多元醇的基于膨脹石墨液態阻燃劑與多異氰酸酯混合形成混合物，以可膨脹石墨100重量份計，多異氰酸酯的加入量為500-1500重量份，并同時向其中加入聚合催化劑、發泡劑混合均勻； (b)模制，得到聚氨酯泡沫材料。較佳地，所述步驟(a)中，還可向所述混合物中加入多元醇。較佳地，所述步驟(a)混合物中多元醇與可膨脹石墨的重量比優選為135-300 100。一種使用上述基于膨脹石墨液態阻燃劑制備阻燃聚氨酯泡沫材料的方法，包括如下步驟 (a)將不包含多元醇的基于膨脹石墨液態阻燃劑、多異氰酸酯和多元醇混合形成混合物，以可膨脹石墨100重量份計,多異氰酸酯的加入量為500-1500重量份,多元醇的加入量為100-900重量份，并同時向其中加入聚合催化劑、發泡劑混合均勻； (b)模制，得到聚氨酯泡沫材料。較佳地，所述多異氰酸酯的加入量優選500-700,所述多元醇的加入量優選300-500。較佳地，所述步驟(a)中還包括加入添加劑，所述添加劑選自紫外光穩定劑和阻燃劑的至少一種。與現有技術相比，本專利技術的有益效果如下 1.本專利技術阻燃劑為液態產品，從而有效避免了將固態可膨脹石墨混入多元醇組分時常見的粘度升高、分層、沉淀等現象，同時液態阻燃劑混合均勻且較穩定，因此它便于加工、計量和輸送，適合大規模自動化連續生產； 2.本專利技術阻燃劑不帶鹵素基團，僅利用稀釋劑和可膨脹石墨產生的協同效應，從而燃燒后不產生有損臭氧層的離子，零ODP值(Ozone Depletion potential,消耗臭氧潛能值)，有利于環保； 3.用本專利技術阻燃劑制得的聚氨酯產品的密度范圍廣，可從泡沫到固體(密度范圍為0.2-1. 2g/cm3)，從而可廣泛用作塊狀硬質聚氨酯泡沫材料、金屬和非金屬面材硬質聚氨酯泡沫板材、反應注射成型材料、噴涂硬質聚氨酯泡沫材料。 具體實施例方式本專利技術阻燃劑的主要組分是可膨脹石墨。在本專利技術中，術語“可膨脹石墨”是指膨脹倍率為100-400的可膨脹層離石墨；所述可膨脹石墨經磷酸酯和/或聚醚或聚酯多元醇改性后形成液態混合物。與固態石墨相比，液態混合物更容易精確計量和輸送，從而適合大規模自動化生產。在本專利技術液態阻燃劑中，磷酸酯改性劑的添加量無特別的限制，只要它能對可膨脹石墨進行改性，使之成為液態阻燃劑即可。在本專利技術的較好實例中，按所述可膨脹石墨100重量份計,磷酸酯改性劑的加入量為40-100重量份。本專利技術液態阻燃劑還可任選地包括聚醚或聚酯多元醇。所述聚醚或聚酯多元醇可以與用于合成聚氨酯時所采用的多元醇相同或不同。較好的是，所述聚醚或聚酯多元醇與合成聚氨酯時采用的多元醇相同。適用的多元醇的非限定例子有，聚醚多元醇，例如以丙二醇、乙二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、蔗糖、山梨醇、乙二胺和/或甲苯二胺為起始劑形成的官能度為2-6、羥值為18-800的聚醚型多元醇；聚酯多元醇，例如主鏈結構為己二酸或/和鄰苯二甲酸酐與乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷、1，4_ 丁二醇、1，6己二醇或戊二醇縮聚形成的官能度為2-4、羥值為50-500的聚酯型多元醇。在本專利技術液本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種基于膨脹石墨液態阻燃劑，其特征在于，包括以重量份計的以下組分 100份可膨脹石墨； 100-900份稀釋劑。2.如權利要求I所述的基于膨脹石墨液態阻燃劑，其特征在于，所述稀釋劑優選100-400 份。3.如權利要求2所述的基于膨脹石墨液態阻燃劑，其特征在于，所述稀釋劑選自磷酸酯改性劑和多元醇的至少一種。4.如權利要求3所述的基于膨脹石墨液態阻燃劑，其特征在于，所述多元醇選自聚醚多元醇和聚酯多元醇中的至少一種。5.如權利要求4所述的基于膨脹石墨液態阻燃劑，其特征在于，所述聚醚多元醇選自以丙二醇、乙二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、蔗糖、山梨醇中的至少一種以及乙二胺和甲苯二胺的至少一種為起始劑形成的官能度為2-6、羥值為18-800的聚醚型多元醇； 所述聚酯多元醇選自主鏈結構采用己二酸和鄰苯二甲酸酐的至少一種與乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷、1，4-丁二醇、1，6己二醇、戊二醇的至少一種縮聚形成的官能度為2-4、羥值為50-500的聚酯型多元醇。6.如權利要求3所述的基于膨脹石墨液態阻燃劑，其特征在于，所述磷酸酯改性劑選自磷酸二苯甲苯酯、三(聚氧化烯烴)磷酸酯、三(聚氧化烯烴)磷酸亞酯、三(一縮二丙二醇)亞磷酸酯、甲基磷酸二甲酯、丙基磷酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯、磷酸三乙酯或者磷酸三甲苯酯的至少一種。7.如權利要求I所述的基于膨脹石墨液態阻燃劑，其特征在于，還包括O.5-60份的助劑。8.如權利要求7所述的基于膨脹石墨液態阻燃劑，其特征在于，所述助劑選自高分子量聚合物型潤濕劑、液體流變助劑、受控絮凝型助劑、蠟分散液、較小分子量聚合物型分散劑...
【專利技術屬性】
技術研發人員：項超力，朱彥，唐勁松，唐志勇，喬志輝，戴勝，
申請(專利權)人：華峰集團有限公司，上海華峰材料科技研究院有限合伙，上海華峰新材料研發科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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