[发明专利]一种磷化溶胶阻燃聚氨酯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种磷化溶胶阻燃聚氨酯材料及其制备方法。

背景技术

高分子材料主要由碳、氢等元素构成，大部分高分子材料本身不阻燃，在热的作用下容易降解产生可燃性气体、容易燃烧，从而发生火灾，对人的生命和财产安全带来极大的危害。聚氨酯是一个典型的高分子材料，同大多数高分子材料一样，具有易燃性，通常的聚氨酯材料极限氧指数在18-20％之间，而汽车、建筑、铺地等方面使用的高分子材料为了防火安全，通常极限氧指数至少要达到以上，有些特殊场合极限氧指数需要达到26％以上甚至更高，随着国民经济的发展、科学技术的进步，聚氨酯弹性体的应用领域越来越广，比如飞机的软油箱、汽车轮胎、高层建筑、隧道、核电站用的电缆料，但是其易燃烧的缺陷不可避免地限制了它的使用，因此研究如何提高聚氨酯材料的阻燃性能就显得尤其重要；

聚氨酯属于易燃材料，氧指数低，并且燃烧时会放出HCN、CO等有毒气体和烟雾，因此，聚氨酯阻燃研究得到国内外研究人员的关注，并且做了大量的研究工作，而主要的方式为无机阻燃剂的添加，包括氢氧化镁、可膨胀石墨、氢氧化铝、滑石粉等，这些无机添加剂容易在聚氨酯基体中形成团聚，严重影响了聚氨酯材料的稳定性。

发明内容

本发明的目的解决传统无机阻燃添加剂容易在聚氨酯基体中形成团聚，严重影响了聚氨酯材料的稳定性的问题，提供一种磷化溶胶阻燃聚氨酯材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种磷化溶胶阻燃聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取乌洛托品、氧氯化锆混合，加入到混合料重量80-100倍的去离子水中，升高温度为50-68℃，保温搅拌10-20分钟，得水分散液；

(2)取醋酸锌、氯化亚锡混合，加入到混合料重量170-200倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到80-85℃的恒温水浴中，加入上述水分散液，保温搅拌70-100分钟，滴加1-2mol/l的氨水，调节pH为11-12，保温搅拌5-6小时，出料，离心，将沉淀水洗，真空40-50℃下干燥1-2小时，得羟基填料；

(3)取蓖麻油酸钙，加入到其重量30-40倍的、80-86％的乙醇溶液中，搅拌均匀；

(4)取上述羟基填料，与无水氯化铝混合，升高温度为108-110℃，滴加三氯氧磷，滴加完毕后降低温度为50-56℃，加入上述蓖麻油酸钙的乙醇水溶液，保温搅拌1-2小时，得羟基磷化分散液；

(5)取上述羟基磷化分散液，在其中滴加浓度为95-98％的盐酸溶液，在30-35℃下保温搅拌2-3小时，过滤，将沉淀水洗，真空60-70℃下干燥1-2小时，冷却，得磷化酯溶胶；

(6)取聚丙二醇ppg2000，在108-110℃下真空脱水2-3小时，降低温度至55-60℃，保温备用，得预处理聚丙二醇ppg2000；

(7)取上述磷化酯溶胶、与2,4-甲苯二异氰酸酯混合，在55-60℃下保温搅拌20-30分钟，加入上述预处理聚丙二醇ppg2000，送入到反应釜中，通入氮气，加入二月桂酸二丁基锡，升高温度为76-85℃，保温反应4-6小时，冷却出料，得磷化聚氨酯预聚体；

(8)取上述磷化聚氨酯预聚体，与固化剂混合，在80-90℃下固化10-13小时，冷却至常温，得磷化聚氨酯材料；

所述的乌洛托品、氧氯化锆、醋酸锌、氯化亚锡、蓖麻油酸钙、无水氯化铝、三氯氧磷、浓度为10-15％的盐酸溶液、聚丙二醇ppg2000、2,4-甲苯二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、固化剂的重量比为2-3：17-20：3-4：5-7：0.8-1：1-3：10-14：3-5：100-110：90-100：3-5：8-20。

所述的固化剂为三羟甲基丙烷。

本发明的优点：本发明首先采用醋酸锌、氯化亚锡共混羟基化，得到羟基化阻燃助剂，然后将其与三氯氧磷混合，在乙醇溶液中分散，通过浓盐酸的催化，得到磷酸酯阻燃助剂，在酯化反应的同时，以氧氯化锆为前驱体，将其在碱性条件下水解得到的锆溶胶进行酸化处理，得到阻燃二氧化锆溶胶，然后将该磷酸酯阻燃溶胶参与到聚氨酯的聚合反应中，由于溶胶表面酯化，增强了其与聚合物之间的相容性，有效的降低了团聚，从而提高了成品聚氨酯材料的稳定性，而本发明的磷酸酯与二氧化锆溶胶中的磷酸酯在燃烧时可以通过脱水催化成碳，对碳层下面的材料起到隔热、隔氧的作用，阻碍碳层下的材料进一步热分解，具有很好的气相阻燃作用，提高了成品的阻燃性能。

具体实施方式