專利名稱：阻燃聚氨酯噴涂泡沫塑料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磷-氮膨脹反應(yīng)型阻燃聚氨酯泡沫塑料，更具體涉及一種阻燃聚氨酯噴涂泡沫塑料。
背景技術(shù)：
由于聚氨酯泡沫塑料分子的特殊結(jié)構(gòu)，決定了其容易燃燒的特性。隨著聚氨酯節(jié)能保溫硬泡應(yīng)用技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用，對(duì)其阻燃性能的要求也越來越高，特別是 GB8624-2006《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求及標(biāo)識(shí)》和GB86M-2006《建筑材料燃燒性能分級(jí)方法》的頒布實(shí)施后，聚氨酯泡沫在阻燃防火性能方便面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。目前，聚氨酯行業(yè)中的建筑節(jié)能保溫噴涂聚氨酯泡沫塑料，表面涂以2-3mm厚的水泥沙漿后， 阻燃級(jí)別普遍達(dá)不到(GB/T86M-2006標(biāo)準(zhǔn))B級(jí)。目前國家已經(jīng)強(qiáng)制實(shí)行節(jié)能65%_75%的標(biāo)準(zhǔn)。建筑要想達(dá)到此節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，最適用的是噴涂聚氨酯泡沫塑料。目前市場上常規(guī)的聚氨酯噴涂泡沫多為無阻燃要求，或阻燃僅為D級(jí)、E級(jí)、F級(jí)要求的泡沫。典型的配方(按重量比例配置)如下
聚醚多元醇411050份
聚酯多元醇PS-315235份
聚醚多元醇40315份
硅油 AK-88052. 5 份
甘油6份
五甲基二乙烯三胺1份
三乙烯二胺1.5份
醋酸鉀1. 5份
三月桂酸三丁基錫0.1份
阻燃劑TCEP5-10份
阻燃劑DMMP5-10份
發(fā)泡劑141B30- 38份
硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的燃燒過程與一般高分子物質(zhì)的燃燒過程相似。泡沫塑料與火源接觸，達(dá)到分解溫度時(shí)，產(chǎn)生可燃性氣體，可燃性氣體在空氣中燃燒；燃燒過程產(chǎn)生的熱量， 繼續(xù)促使泡沫塑料分解，如此循環(huán)下去直到泡沫塑料燒完為止。一般阻燃措施，目的在于切斷或緩解燃燒過程。燃燒過程的必要條件是熱、氧氣和可燃性物質(zhì)，要阻止燃燒，就得除掉這三個(gè)條件中的一個(gè)或者全部，或者把這三個(gè)條件與泡沫塑料隔離。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料阻燃方法可分為不燃性氣體生成法；可燃性氣體稀釋法；在泡沫塑料表面形成保護(hù)層，隔絕氧氣法；抑制可燃性氣體發(fā)生法；提高泡沫塑料耐熱性法。
硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料阻燃化，具體方法有四種
1)加入添加型阻燃劑在原料中，添加不具有反應(yīng)活性的但具有阻燃作用的物質(zhì)。發(fā)泡成型后，阻燃性的物質(zhì)分散在泡沫塑料中；阻燃效果不佳。2)防火涂層法即在硬泡外層，再用防火涂料涂層，此法實(shí)際意義較大，但不屬于泡沫塑料本身的阻燃方法。3)浸漬法把泡沫塑料浸于含阻燃劑的液體中，然后，取出泡沫塑料，使其干燥，此方法適用于開孔率較高的泡沫塑料。因硬泡大多閉孔，此法不適用于閉孔硬泡。4)引入阻燃結(jié)構(gòu)泡沫分子結(jié)構(gòu)中，引入異氰脲酸酯、噁唑烷酮等具有一定阻燃性能的結(jié)構(gòu)，但效果不佳，無法通過國家06標(biāo)準(zhǔn)B級(jí)及06標(biāo)準(zhǔn)的C級(jí)測試。上述四種方法中，第3)種浸漬法適用于開孔率較高的泡沫塑料。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料大部分是閉孔型的，閉孔率為90%左右，所以，浸漬法不太適用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。防火涂層法雖然實(shí)用意義大，第2)種實(shí)質(zhì)上，不屬于泡沫塑料本身耐燃方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種引入N-P膨脹系列反應(yīng)型阻燃劑到泡沫塑料的原料中，用于制備阻燃聚氨酯噴涂泡沫塑料的組合白料。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為用于制備阻燃聚氨酯噴涂泡
沫塑料的組合白料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算配置為
多羥基結(jié)構(gòu)的氨基樹脂65-75份
三羥基磷酸酯5-15份
數(shù)均分子量大于1000、顆粒度> 7000目的聚磷酸胺(APP)8-20份
甘油10-15份
硅-碳鍵非水解型聚硅氧烷-聚醚共聚物(硅油AK8805)2. 5-3份
水0. 6-0. 8 份 N，N，N, N, N-五甲基二乙烯三胺(PC-5)催化劑 0. 25-0. 3份
二甲基環(huán)己胺(PC-8)催化劑0. 8-1份
33士 1 Wt. %三乙烯二胺的二丙二醇溶液(A33)1.8-2份
二月桂酸二丁基錫(有機(jī)錫T-12催化劑)0. 15-0. 2份
六氫三嗪(PC-41)催化劑3-3. 5份
脂肪醇聚氧乙烯醚分散劑11-15份
四(2-氯乙基)二亞乙基醚二磷酸酯(FR-505 )25-35份
一氟二氯乙烷(發(fā)泡劑141B )30-38份。
用于制備阻燃聚氨酯噴涂泡沫塑料的組合白料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，優(yōu)選配置為
多羥基結(jié)構(gòu)的氨基樹脂65-75份
三羥基磷酸酯5-15份
數(shù)均分子量大于1000的聚磷酸胺18份
甘油10份
硅-碳鍵非水解型聚硅氧烷-聚醚共聚物(硅油AK8805)3份
水0. 6份N，N，N, N, N-五甲基二乙烯三胺(PC-5)催化劑二甲基環(huán)己胺(PC-8)催化劑 33士 IWt. %三乙烯二胺的二丙二醇溶液(A33) 二月桂酸二丁基錫(有機(jī)錫T-12催化劑) 六氫三嗪(PC-41)催化劑脂肪醇聚氧乙烯醚四(2-氯乙基)二亞乙基醚二磷酸酯一氟二氯乙烷(發(fā)泡劑141B)
0.3份
1份
2份 0.2份 3份 11份 25-35 份 30-38 份。所述硅-碳鍵非水解型聚硅氧烷-聚醚共聚物(硅油AK8805)，是用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫的多用途廣譜泡沫穩(wěn)定劑；其外觀透明粘性液體PH(4%水溶液)6.0士 1.5，粘度 (250C ) :800士200 mpa.s，密度(25°C ) :1. 05士0.02 g/cm3。所述一氟二氯乙烷(發(fā)泡劑141B)物理性質(zhì)分子量=116. 95 ；沸點(diǎn)32. 05°C ；密度(25°C)，液體1. 227 g/cm3 ；蒸氣壓(25°C ) 0. 079 MPa ；臨界溫度:204. 5°C ；臨界壓力 4. 25 MPa ；臨界密度0. 433 g/cm3 ；沸點(diǎn)下蒸發(fā)潛能223. 0 KJ/Kg ；在水中溶解度(25°C ) 0. 509 Wt. % ；比熱(液 250C ) 1. 16 KJ/Kg."C。本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題為提供一種引入N-P膨脹系列反應(yīng)型阻燃劑 (又稱結(jié)構(gòu)性阻燃劑)到泡沫塑料的原料中，噴涂后得到阻燃聚氨酯噴涂泡沫塑料。為解決第二個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為阻燃聚氨酯噴涂泡沫塑料，由所述組合白料與異氰酸酯按照質(zhì)量比1 :1-1. 2，用噴槍進(jìn)行無空氣噴涂施工制得。本發(fā)明的阻燃機(jī)理應(yīng)用了 N - P膨脹型反應(yīng)系列阻燃劑。與傳統(tǒng)鹵素阻燃劑及無機(jī)阻燃劑相比，N - P膨脹型反應(yīng)系列阻燃劑，使聚氨酯分子結(jié)構(gòu)上具有阻燃性，同時(shí)具有抑煙，低毒，不腐蝕，對(duì)熱及紫外線穩(wěn)定，阻燃效果佳等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明公開的阻燃聚氨酯噴涂泡沫塑料不含有鹵素，不需要與氧化銻等協(xié)效劑作用，含這類膨脹型阻燃劑的高聚物在燃燒裂解時(shí)，表面生成膨脹碳層，此層阻燃、隔熱，隔氧，生煙量少，不易生成有毒氣體和腐蝕性氣體，加有阻燃劑的聚合物燃燒時(shí)在其表面生成很厚的多孔炭層，此層隔熱、隔氧，又可阻止可燃?xì)膺M(jìn)入燃燒氣相，致使燃燒中斷。所述反應(yīng)型阻燃劑
(1)具有三羥基的磷磷酸酯阻燃劑為申請(qǐng)?zhí)枮?01110127853. 8公開的物質(zhì)，分子結(jié)構(gòu)式如下
PO (0 (CH2) n0H) 3 或 PO (0 (CH2) m0 (CH2) m) OH) 3 ； 其中n=2或3，m=2或3。具有三羥基結(jié)構(gòu)的磷酸酯的制備方法，其步驟為
1)酯化反應(yīng)
二元醇和三氯氧磷按9-15 1的摩爾比，首先將二元醇加入反應(yīng)釜，然后，通入保護(hù)氣保護(hù)，攪拌下滴加三氯氧磷，保持反應(yīng)溫度25-65°C，攪拌速度80-120轉(zhuǎn)/分鐘，滴加反應(yīng)時(shí)間為5士0. 5小時(shí)；滴加反應(yīng)結(jié)束后，保溫反應(yīng)1. 5-2小時(shí)；
所述的二元醇為乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇中的一種； 所用保護(hù)氣為氮?dú)狻⒑?、氬氣中的一種或幾種的混合；
2)蒸餾脫醇真空度0. 095-0. IMPa，溫度180士5°C，蒸出未反應(yīng)的過量二元醇，計(jì)量蒸出的醇量， 達(dá)到理論量時(shí)蒸餾結(jié)束；
3)堿中和
轉(zhuǎn)速60-80轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢柘?，?0%氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH=6. 6-6. 8 ；中和過程保持溫度低于 40 0C ；
4)蒸餾脫水、過濾
溫度160-180°C，真空度0. 095-0. IMpa，將水蒸出，含水量小于0. 5%時(shí)，脫水結(jié)束；過
濾除去鹽，制得具有三羥基結(jié)構(gòu)的磷酸酯。所述的酯化反應(yīng)過程中生成的HCl氣體，在負(fù)壓下，經(jīng)過三級(jí)降膜吸收器，用水吸收制成鹽酸。不含二元醇的廢水，排放到污水處理池，經(jīng)聚合氯化鋁和堿反應(yīng)絡(luò)合；絡(luò)合后的水依次經(jīng)過氧化處理、脫磷劑處理和活性炭過濾，達(dá)標(biāo)后排放；絡(luò)合后的污泥，經(jīng)過板框壓濾機(jī)壓濾成泥餅，送廢固處理。(2)具有多羥基結(jié)構(gòu)的氨基樹脂及其制備方法，為申請(qǐng)?zhí)枮?01110U8180. 8公開的物質(zhì)，結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1.用于制備阻燃聚氨酯噴涂泡沫塑料的組合白料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算配置為多羥基結(jié)構(gòu)的氨基樹脂65-75份三羥基磷酸酯5-15份數(shù)均分子量大于1000的聚磷酸胺8-20份甘油10-15份硅-碳鍵非水解型聚硅氧烷-聚醚共聚物2.5-3份水0.6-0.8 份N，N，N，N，N-五甲基二乙烯三胺0.25-0.3份二甲基環(huán)己胺0.8-1份33±1Wt.%三乙烯二胺的二丙二醇溶液1.8-2份二月桂酸二丁基錫0.15-0.2份六氫三嗪3-3.5份脂肪醇聚氧乙烯醚11-15份四(2-氯乙基)二亞乙基醚二磷酸酯25-35份一氟二氯乙烷30-38份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于制備阻燃聚氨酯噴涂泡沫塑料的組合白料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，優(yōu)選配置為多羥基結(jié)構(gòu)的氨基樹脂65-75份三羥基磷酸酯5-15份數(shù)均分子量大于1000的聚磷酸胺18份甘油10份硅-碳鍵非水解型聚硅氧烷-聚醚共聚物3份水0.6份 N，N，N，N，N-五甲基二乙烯三胺 0.3份二甲基環(huán)己胺1份 33±1Wt.%三乙烯二胺的二丙二醇溶液 2份二月桂酸二丁基錫0.2份六氫三嗪 3份脂肪醇聚氧乙烯醚 11份四(2-氯乙基)二亞乙基醚二磷酸酯25-35份一氟二氯乙烷 30-38份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于制備阻燃聚氨酯噴涂泡沫塑料的組合白料，其特征在于，所述聚磷酸胺顆粒度> 7000目。
4.阻燃聚氨酯噴涂泡沫塑料，由權(quán)利要求1或2所述的組合白料與異氰酸酯按照質(zhì)量比1 1-1. 2制得。
全文摘要
本發(fā)明公開了阻燃聚氨酯噴涂泡沫塑料，由質(zhì)量比為11-1.2的組合白料和異氰酸酯組成；所述組合白料按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算配置為三羥基氨基樹脂65-75份，三羥基磷酸酯5-15份，聚磷酸胺8-20份，甘油10-15份，硅-碳鍵非水解型聚硅氧烷-聚醚共聚物2.5-3份，水0.6-0.8份，N，N，N，N，N-五甲基二乙烯三胺0.25-0.3份，二甲基環(huán)己胺0.8-1份，33±1Wt.%三乙烯二胺的二丙二醇溶液1.8-2份，二月桂酸二丁基錫催化劑0.15-0.2份，六氫三嗪3-3.5份，脂肪醇聚氧乙烯醚11-15份，四(2-氯乙基)二亞乙基醚二磷酸酯25-35份，一氟二氯乙烷30-38份。本發(fā)明所得阻燃聚氨酯噴涂泡沫塑料具有耐熱性好，耐火焰貫穿性，柔性好，強(qiáng)度高，經(jīng)檢測，按GB/T8624-2006標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品阻燃級(jí)別達(dá)到B級(jí)，可用于各種防火建筑領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08G18/54GK102558484SQ201110436720
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者吳衛(wèi)林, 施劍鋒, 施海云, 楊彥威, 石傳華, 邢禮娜 申請(qǐng)人:楊彥威, 江蘇長順高分子材料研究院有限公司