[发明专利]一种含磷氮硅膨胀型阻燃剂及其制备方法和在硬质聚氨酯泡沫中的应用

说明书

本发明提供了一种含磷氮硅膨胀型阻燃剂及其制备方法和在硬质聚氨酯泡沫中的应用，涉及材料技术领域。先通过异氰酸酯烷基烷氧基硅烷与三(2‑羟乙基)异氰尿酸酯的一端发生反应，再通过一步法与含磷二氯发生脱氯化氢反应，得到的大分子含磷氮硅阻燃剂，可发挥磷、氮、硅三者之间的协同阻燃作用，所得阻燃剂结构中的二甲氧基在水解后可以与多元醇的羟基发生缩合反应，因此可以提高了与硬质聚氨酯泡沫基体的相容性，对材料的力学性能影响较小，并且可以在添加量较少的情况下表现出优异的阻燃性能。其次，将含磷氮硅膨胀型阻燃剂运用至硬质聚氨酯泡沫材料中，可以得到无卤环保的泡沫材料，同时该泡沫材料具有优良的耐热性、阻燃性和耐腐蚀性。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体而言，涉及一种含磷氮硅膨胀型阻燃剂及其制备方法和在硬质聚氨酯泡沫中的应用。

背景技术

硬质聚氨酯泡沫材料具有优良的节能保温性能、抗压强度和粘结性能，因此广泛应用于建筑、航空航天、船舶、运输等领域。然而，硬质聚氨酯泡沫结构中含有大量的脂肪链段和具有较大的比表面积，因而在氧气和热辐射存在的条件下极易发生燃烧现象，近10年来，全国单高层建筑火灾就达3万余起，研究表明这与硬质聚氨酯外墙保温材料的易燃性有关。

根据文献报道，对硬质聚氨酯的阻燃处理方法主要分为添加型和反应型两种，其中添加型因其使用方便、制造工艺简单、成本低廉等特点而被广泛采用。目前，在硬质聚氨酯泡沫材料中使用最广泛的添加型阻燃剂是含磷含卤化合物，例如三(氯异丙基)磷酸酯(TCPP)、磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)等。虽然这些阻燃剂在硬质聚氨酯泡沫起到一定阻燃效果，但在燃烧过程中释放了更多的腐蚀性有毒烟气。

针对聚合物泡沫材料的火灾危险性问题，国内外都在积极开展无卤阻燃硬质聚氨酯泡沫的研究工作。研究发现，当硬质聚氨酯结构中引入热稳定性较好的环状结构可以明显提高聚氨酯泡沫材料的热稳定性和阻燃性能。然而，无卤阻燃剂容易出现迁移、易吸潮水解、易析出材料表面等一系列问题。

发明内容

本发明的第一目的在于提供了一种含磷氮硅膨胀型阻燃剂，阻燃剂结构中的磷、氮、硅具有很好的协同效果，并且与基体相容性较好，成炭性能更高，克服了添加型阻燃剂在聚合物加工和使用过程中出现的迁移、析出等缺点。

本发明的第二目的在于提供了一种含磷氮硅膨胀型阻燃剂的制备方法，该制备方法简单，制备出来的阻燃剂性能优异。

本发明的第三目的在于提供了上述含磷氮硅膨胀型阻燃剂在硬质聚氨酯泡沫中的应用，含磷氮硅膨胀型阻燃剂加入到硬质聚氨酯泡沫材料中，以提高泡沫的阻燃性能和力学性能。

本发明是这样实现的：

一种含磷氮硅膨胀型阻燃剂，阻燃剂为含磷、氮、硅交替共聚物，其结构式如式I所示：

式I；

其中，R₁为直链或支链C₃-C₁₀烷基；

R₂为以下基团的任一种：-CH₃，-CH₂-CH₃,-CH₂-CH₂-CH₃,-CH(CH₃)₂,-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃,-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃；

R₃为苯基、苯氧基或直链C₁-C₄烷氧基；

一种上述含磷氮硅膨胀型阻燃剂的制备方法，包括：