[发明专利]膨胀石墨液态阻燃剂及阻燃聚氨酯泡沫材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液态阻燃剂，尤其是一种液态的膨胀石墨阻燃剂，还涉及含该阻燃剂的聚氨酯泡沫材料的制备方法以及用该阻燃剂制得的聚氨酯。

背景技术

聚氨酯泡沫是以多羟基化合物和异氰酸酯为原料，在例如催化剂、发泡剂的作用下经加成聚合、发泡而成的泡沫材料。这种材料具有优良的物理机械性能、电学性能、声学性能和化学品耐受性。由于其导热系数低、密度小、强度高、吸水性小、绝热、绝缘、隔音、化学稳定性好、受冲击后回复率高，因此广泛用于石油、化工、运输、建筑等领域。

未经阻燃处理的聚氨酯泡沫是一种易燃物。例如密度为0.25g/cm³左右的聚氨酯泡沫的燃烧性与棉花相近，遇到火源或高温烘烤极易燃烧。因此需要采用各种方法改善聚氨酯泡沫的阻燃性。许多国家已经立法来制定建筑材料的阻燃标准。为了满足对聚氨酯泡沫阻燃性的要求，目前已开发出许多方法。

中国专利CN1330678A公开了一种硬质聚氨酯泡沫的生成方法，它包括使多异氰酸酯、多元醇和活性卤代化合物在发泡剂、催化剂、膨胀石墨和选自膦酸酯、磷酸酯、卤代磷酸酯或其组合的附加阻燃剂的存在下反应。该种聚氨酯泡沫的阻燃性是由膨胀石墨、活性卤代化合物以及选自膦酸酯、磷酸酯、卤代磷酸酯或其组合的附加阻燃剂协同提供的。虽然用该方法制得的聚氨酯泡沫具有良好的阻燃性，且卤代化合物阻燃剂能与多元醇等原料良好混溶，但由于使用含卤化合物，当聚氨酯泡沫燃烧时，这类阻燃剂会分解，产生大量烟雾和腐蚀刺激性气体。腐蚀刺激性气体中含大量卤素分子(氯，溴等)，它们会飘逸到大气层平流层(同温层)，破坏平流层中的臭氧层，严重影响地球表面气候。因此，含卤素的阻燃剂的应用受到极大限制，甚至在一些国家和地区禁止使用，而无卤阻燃剂越来越受到关注。

为了克服上述缺陷，中国专利CN1724577A公开了一种聚氨酯泡沫的制备方法，它使用可膨胀石墨作为阻燃剂。该制备方法包括向聚醚多元醇中加入催化剂和发泡剂，均匀混合后加入可膨胀石墨；之后加入异氰酸酯，搅拌后模制。这种方法虽然可得到具有良好阻燃性能的聚氨酯泡沫，但是它的缺点是：

(1)它使用固体可膨胀石墨作为阻燃剂，当将其混入多元醇组分时会造成混合物的粘度急剧上升，并产生分层、沉淀现象；

(2)所使用的固体可膨胀石墨为粉料，不利于大规模自动化生产过程中的精确计量和输送。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种用于聚氨酯材料的液态阻燃剂，在混入多元醇中时不会造成粘度急剧上升或分层、沉淀现象，并且适合在大规模自动化生产过程中精确计量和输送。

本发明的第二目的是提供采用上述阻燃剂制得的聚氨酯泡沫材料及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于膨胀石墨液态阻燃剂，包括以重量份计的以下组分：

100份可膨胀石墨；

100-900份稀释剂。

较佳地，所述稀释剂优选100-400份。

较佳地，所述稀释剂选自磷酸酯改性剂和多元醇的至少一种。

较佳地，所述多元醇选自聚醚多元醇和聚酯多元醇中的至少一种。

较佳地，所述聚醚多元醇选自以丙二醇、乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、蔗糖、山梨醇中的至少一种以及乙二胺和甲苯二胺的至少一种为起始剂形成的官能度为2-6、羟值为18-800的聚醚型多元醇；

所述聚酯多元醇选自主链结构采用己二酸和邻苯二甲酸酐的至少一种与乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、1，4-丁二醇、1，6己二醇、戊二醇的至少一种缩聚形成的官能度为2-4、羟值为50-500的聚酯型多元醇。

较佳地，所述磷酸酯改性剂选自磷酸二苯甲苯酯、三(聚氧化烯烃)磷酸酯、三(聚氧化烯烃)磷酸亚酯、三(一缩二丙二醇)亚磷酸酯、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种。

较佳地，还包括0.5-60份的助剂。

较佳地，所述助剂选自高分子量聚合物型润湿剂、液体流变助剂、受控絮凝型助剂、蜡分散液、较小分子量聚合物型分散剂和高分子量共聚体的烷基铵盐的至少一种；所述助剂优选0.8-2.5份。

本发明还提供上述基于膨胀石墨液态阻燃剂在阻燃材料中的应用。

一种使用上述基于膨胀石墨液态阻燃剂制备阻燃聚氨酯泡沫材料的方法，包括如下步骤：