專利名稱：一種聚氨基脲酸酯阻燃泡沫板材及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于阻燃泡沫板材技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種高性能聚氨基脲酸酯阻燃泡沫板材及制備方法。
背景技術(shù)：
聚氨酯泡沫塑料具有優(yōu)良的電學(xué)性能、聲學(xué)性能以及耐化學(xué)腐蝕性能，并與多種材料具有很強(qiáng)的粘結(jié)力，因此被廣泛用作城市供熱管道、石油化工管道、冷藏設(shè)備、空調(diào)客車等的隔熱保溫材料。然而，由于聚氨酯泡沫含有可燃的碳?xì)滏湺?，加之密度小、比表面積大等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，遇火容易燃燒分解，并產(chǎn)生大量有毒煙霧。特別是近年來，隨著建筑節(jié)能理念在我國(guó)的深入普及，聚氨酯泡沫塑料的各種優(yōu)良性能也被建筑行業(yè)的人士看好，開始逐漸在建筑屋面、墻體等部位用作保溫材料。但是，一方面由于水發(fā)的聚氨酯泡沫機(jī)械性能差，在外力作用下(拉伸、剪切、壓縮)極易粉化碎裂；另ー方面由于未經(jīng)阻燃處理的聚氨酯泡沫塑料氧指數(shù)僅為17左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到建筑材料防火要求。所以極大的限制了聚氨酯泡 沫在建筑保溫材料中的推廣普及。歐、美等國(guó)對(duì)泡沫材料的阻燃相當(dāng)重視，頒布了許多有關(guān)阻燃的法規(guī)和阻燃標(biāo)準(zhǔn)。在我國(guó)，對(duì)用于飛機(jī)、輪船、鉄路車輛、汽車、等其它重要場(chǎng)所及設(shè)施的聚氨酯泡沫，已先后提出了阻燃要求。為實(shí)現(xiàn)阻燃效果，需要在體系中加入阻燃劑?，F(xiàn)今市場(chǎng)常用的阻燃劑有無(wú)機(jī)和有機(jī)兩大類，但是針對(duì)在阻燃聚氨酯泡沫材料中的使用，均存在一定問題。例如，膨脹石墨具有良好的阻燃效果，但會(huì)帶來導(dǎo)熱率升高的問題，限制了在保溫材料中的應(yīng)用；又如固體三氧化ニ銻、硅系、溴系、磷系阻燃劑必須有較大填充量(一般20%以上)，這些無(wú)機(jī)填料的存在使得聚氨酯泡沫機(jī)械性能大幅度降低，泡孔結(jié)構(gòu)不均勻，限制了使用的領(lǐng)域；而有機(jī)液體阻燃劑的加入對(duì)發(fā)泡エ藝的影響不大，但會(huì)起到增塑作用，使得泡沫的模量降低，并且隨著添加量的増加，發(fā)泡時(shí)間明顯延緩。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供ー種能夠廣泛應(yīng)用于保溫、支撐等結(jié)構(gòu)部件領(lǐng)域的，聚氨基脲酸酯阻燃泡沫板材制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。本發(fā)明高性能聚氨基脲酸酯阻燃泡沫板材，其特征在于，泡沫的孔壁材料包括兩種組分聚合物分子鏈的互穿形式構(gòu)成的材料，第一組分是聚氨基脲酸酯交聯(lián)型聚合物；第ニ組分是氯化線型阻燃聚合物。其中所述的聚氨基脲酸酯交聯(lián)型聚合物在分子鏈的互穿形式的孔壁材料中所占含量為36-72wt%，氯化線型阻燃聚合物占28-64wt%。氯化線型阻燃聚合物，為氯化石蠟、氯化聚こ烯、聚氯こ烯、聚偏ニ氯こ烯、氯醋樹脂中的ー種或幾種的混合物。泡沫板材中的孔為閉孔。第一組分聚合物的聚合反應(yīng)是由聚氨基脲酸酯前驅(qū)體伴隨板材成型同步完成，第ニ組分預(yù)先混合分散在聚氨基脲酸酯前驅(qū)體漿料中，其中，在混合漿料里添加氯化端羥基聚丁ニ烯作為兩種聚合物分子互穿網(wǎng)絡(luò)的界面增容劑。此外，混合漿料中需要添加混合溶齊U，起到成孔劑以及兩種聚合物共溶劑的作用?；旌蠞{料可通過擠出或模壓エ藝，以及濕氣的后固化反應(yīng)(包括與水反應(yīng)成脲基)，成型得到阻燃泡沫板材。本發(fā)明ー種聚氨基脲酸酯阻燃泡沫板材的制備方法，其特征在于，包括以下步驟
(I)制備前軀體混合溶液的制備，將異氰酸酯、ニ元醇、聚氨酯反應(yīng)催化劑、異氰酸酯環(huán)化反應(yīng)催化劑、氯化端羥基聚丁ニ烯、氯化線型阻燃聚合物和溶劑進(jìn)行混合；(2)采用擠出成型方法或模壓成型方法成型；其中所述的擠出成型方法，單螺桿擠出機(jī)各段溫度控制為第一段25_35°C、第二段95-105°C、第三段163-168°C、第四段170_173°C ;模頭各段溫度控制為第一段 128-125°C、第二段 68-65°C、第三段 42_40°C、第四段 28_25°C ；其中所述的模壓成型方法，模壓溫度145_165°C，模壓壓力15_45MPa，模壓時(shí)間8-22分鐘。開模溫度25-30°C;(3)將步驟(2)成型的物料濕氣后固化反應(yīng)，環(huán)境濕度73-97%，環(huán)境溫度40_60°C，反應(yīng)時(shí)間12-24h。優(yōu)選所述的異氰酸酯為MDI和TDI的一種或其混合物。優(yōu)選所述的ニ元醇包括分子量為400的端羥基聚對(duì)苯ニ甲酸-こニ醇酷、聚環(huán)氧丙烷醚ニ醇、聚四氫呋喃醚ニ醇中的ー種或幾種的混合物。優(yōu)選所述的異氰酸根同羥基摩爾比為3-8 :1。優(yōu)選所述的聚氨酯反應(yīng)催化劑選用二月桂酸ニ丁基錫、羧酸鋅、羧酸鉍中的ー種或幾種的混合物，添加量為異氰酸酯和ニ元醇總量的O. 01-0. 05wt%。優(yōu)選所述的異氰酸酯環(huán)化反應(yīng)催化劑選用DMP-30，添加量為異氰酸酯的O. 03-0. 08wt%o優(yōu)選所述的氯化端羥基聚丁ニ烯作為兩種聚合物分子互穿網(wǎng)絡(luò)的界面增容劑，包括分子量為40(Γ2000、氯含量為l(T32wt%的氯化端羥基聚丁ニ烯中的ー種或幾種的混合物。其在步驟(I)的混合漿料中為l_5wt%。優(yōu)選所述的溶剤，由16_29wt%酮類、37_60wt%的酯類、17_46wt%的氯烷烴組成。溶劑在步驟(I)的混合漿料中為3-12wt%。特別是所述的混合溶劑，酮類溶劑包括丙酮、丁酮、環(huán)己酮中的ー種，及其混合物。優(yōu)選所述的混合溶劑中，酷類溶劑包括こ酸甲酷、こ酸こ酷、こ酸丁酯中的ー種或幾種的混合物。氯烷烴類溶劑包括ニ氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷中的ー種或幾種的混合物。本發(fā)明通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先在聚氨酯結(jié)構(gòu)中引入脲鍵，提高了分子交聯(lián)密度，増加了泡沫材料機(jī)械性能；進(jìn)ー步通過分子互穿技木，將本征阻燃的氯化聚合物同氨基脲酸酯有效混合，同時(shí)實(shí)現(xiàn)泡沫材料阻燃性能和機(jī)械性能的提高；并且，設(shè)計(jì)添加氯化端羥基聚丁ニ烯作為界面增容劑，促進(jìn)兩種聚合物的界面過渡，實(shí)現(xiàn)更加均勻的分子互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證泡沫材料性能的整體均一'丨生?；旌闲\(zhòng)料中需要添加3-12wt%的混合溶劑,起到成孔劑以及兩種聚合物增容劑的作用。所制備的系列泡沫板材具有倍率高，質(zhì)量輕，熱形變溫度高，導(dǎo)熱系數(shù)低、高強(qiáng)度、高模量，以及Vtl級(jí)阻燃的特性，能夠方便的進(jìn)行切削加工，具有廣泛的應(yīng)用空間。


圖I泡孔結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明聚氨基脲酸酯阻燃泡沫板材。泡沫的孔壁材料由兩種聚合物的分子鏈互穿形式構(gòu)成，第一組分是聚氨基脲酸酯交聯(lián)型聚合物，聚合反應(yīng)伴隨板材成型同步完成；第二組分是氯化線型阻燃聚合物，預(yù)先混合分散在氨基脲酸酯前驅(qū)體漿料中。其中，在混合漿料里添加氯化端羥基聚丁ニ烯作為兩種聚合物分子互穿網(wǎng)絡(luò)的界面增容劑。此外，混合漿料中需要添加混合溶劑，起到成孔劑以及兩種聚合物共溶劑的作用?；旌蠞{料可通過擠出或模壓エ藝，以及濕氣的后固化反應(yīng)，成型得到阻燃泡沫板材。 實(shí)施例I :將5. OKg的MDI、2. OKg分子量為400的端羥基聚對(duì)苯ニ甲酸-こニ醇酷、O. 2g氯化端羥基聚丁ニ烯(分子量為400，氯含量為20wt%)、8. 6Kg的氯化石蠟、O. 4Kg的丙酮、O. 6Kg的こ酸甲酷、O. 6Kg的ニ氯甲烷放入高速混合機(jī)內(nèi)，室溫混合15分鐘；再加入O. 7g的二月桂酸ニ丁基錫和I. 5g的DMP-30，室溫混合I分鐘，得到前驅(qū)體漿料。將前驅(qū)體漿料加入單螺桿擠出機(jī)，各段溫度控制為第一段30°C、第二段100°C、第三段165°C、第四段170°C。模頭各段溫度控制為第一段125°C、第二段65°C、第三段40°C、第四段25°C。擠出得到泡沫板材。將擠出得到泡沫板材放置在濕度為80%、溫度為50°C的環(huán)境中，進(jìn)行后固化反應(yīng)I天。得到聚氨基脲酸酯泡沫板材。泡孔結(jié)構(gòu)如圖I所示實(shí)施例2:將3. 5Kg的MDI、2. OKg分子量為400的端羥基聚對(duì)苯ニ甲酸-こニ醇酷、O. 5g氯化端羥基聚丁ニ烯(分子量為1000，氯含量為20wt%)、8. OKg的氯化聚こ烯、O. 3Kg的丙酮、
O.5Kg的こ酸甲酷、O. 5Kg的ニ氯甲烷放入高速混合機(jī)內(nèi)，室溫混合15分鐘；再加入O. 6g的羧酸鋅和I. 2g的DMP-30，室溫混合I分鐘，得到前驅(qū)體漿料。將前驅(qū)體漿料加入155°C密閉的模具中，模壓壓力20MPa，模壓20分鐘后，通水冷卻至25 °C開模。將擠出得到泡沫板材放置在濕度為85%、溫度為50°C的環(huán)境中，進(jìn)行后固化反應(yīng)I天。得到聚氨基脲酸酯泡沫板材。實(shí)施例3 將5. OKg的MDI、2. OKg分子量為400的聚四氫呋喃ニ醇、O. 2g氯化端羥基聚丁ニ烯(分子量為400，氯含量為25wt%)、8. 6Kg的聚氯こ烯、O. 4Kg的丙酮、O. 6Kg的こ酸甲酷、
O.6Kg的ニ氯甲烷放入高速混合機(jī)內(nèi)，室溫混合15分鐘；再加入O. 7g的羧酸鉍和I. 5g的DMP-30，室溫混合I分鐘，得到前驅(qū)體漿料。將前驅(qū)體漿料加入單螺桿擠出機(jī)，各段溫度控制為第一段30°C、第二段100°C、第三段165°C、第四段170°C。模頭各段溫度控制為第一段125°C、第二段65°C、第三段40°C、第四段25°C。擠出得到泡沫板材。將擠出得到泡沫板材放置在濕度為80%、溫度為50°C的環(huán)境中，進(jìn)行后固化反應(yīng)I天。得到聚氨基脲酸酯泡沫板材。實(shí)施例4 將3. 5Kg的MDI、2. OKg分子量為400的聚四氫呋喃ニ醇、O. 5g氯化端羥基聚丁ニ烯(分子量為1000，氯含量為20wt%)、8. OKg的聚偏ニ氯こ烯、O. 3Kg的丙酮、O. 5Kg的こ酸甲酷、O. 5Kg的ニ氯甲烷放入高速混合機(jī)內(nèi)，室溫混合15分鐘；再加入O. 6g的二月桂酸ニ丁基錫和I. 2g的DMP-30，室溫混合I分鐘，得到前驅(qū)體漿料。將前驅(qū)體漿料加入155°C密閉的模具中，模壓壓力20MPa，模壓20分鐘后，通水冷卻至25 °C開模。
將擠出得到泡沫板材放置在濕度為85%、溫度為50°C的環(huán)境中，進(jìn)行后固化反應(yīng)I天。得到聚氨基脲酸酯泡沫板材。表I四組實(shí)施例生產(chǎn)的聚氨基脲酸酯阻燃泡沫板材性能
權(quán)利要求
1.一種聚氨基脲酸酯阻燃泡沫板材，其特征在干，泡沫的孔壁材料包括兩種組分聚合物分子鏈的互穿形式構(gòu)成的材料，第一組分是聚氨基脲酸酯交聯(lián)型聚合物；第二組分是氯化線型阻燃聚合物。
2.權(quán)利要求I所述的泡沫板材，其特征在于，所述的聚氨基脲酸酯交聯(lián)型聚合物在分子鏈的互穿形式的孔壁材料中所占含量為36-72wt%，氯化線型阻燃聚合物占28-64wt%。
3.權(quán)利要求I所述的泡沫板材，其特征在干，氯化線型阻燃聚合物為氯化石蠟、氯化聚こ烯、聚氯こ烯、聚偏ニ氯こ烯、氯醋樹脂中的ー種或幾種的混合物。
4.制備權(quán)利要求I所述的ー種聚氨基脲酸酯阻燃泡沫板材的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)制備前軀體混合溶液的制備，將異氰酸酯、ニ元醇、聚氨酯反應(yīng)催化劑、異氰酸酯環(huán)化反應(yīng)催化劑、氯化端羥基聚丁ニ烯、氯化線型阻燃聚合物和溶劑進(jìn)行混合； (2)采用擠出成型方法或模壓成型方法成型； 其中所述的擠出成型方法，單螺桿擠出機(jī)各段溫度控制為第一段25-35°C、第二段95-105°C、第三段163-168°C、第四段170_173°C;模頭各段溫度控制為第一段128_125°C、第二段 68-65°C、第三段 42-40°C、第四段 28-25°C ； 其中所述的模壓成型方法，模壓溫度145-165°C，模壓壓力15-45MPa，模壓時(shí)間8-22分鐘。開模溫度25-30°C ； (3)將步驟(2)成型的物料濕氣后固化反應(yīng)，環(huán)境濕度73-97%，環(huán)境溫度40-60°C，反應(yīng)時(shí)間 12-24h。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于，所述的異氰酸酯為MDI和TDI的一種或其混合物；所述的ニ元醇包括分子量為400的端羥基聚對(duì)苯ニ甲酸-こニ醇酷、聚環(huán)氧丙烷醚ニ醇、聚四氫呋喃醚ニ醇中的ー種或幾種的混合物。
6.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于，異氰酸根同羥基摩爾比為3-8:1。
7.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于，聚氨酯反應(yīng)催化劑選用二月桂酸ニ丁基錫、羧酸鋅、羧酸鉍中的ー種或幾種的混合物，添加量為異氰酸酯和ニ元醇總量的O. 01-0. 05wt%。
8.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于，異氰酸酯環(huán)化反應(yīng)催化劑選用DMP-30，添加量為異氰酸酯的O. 03-0. 08wt%o
9.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在干，氯化端羥基聚丁ニ烯包括分子量為40(Γ2000、氯含量為l(T32wt%的氯化端羥基聚丁ニ烯中的ー種或幾種的混合物，其在步驟(I)的混合漿料中含量為l_5wt%。
10.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于，所述的溶剤，由16-29wt%酮類、37-60wt%的酯類、17_46wt%的氯烷烴組成，溶劑在步驟(I)的混合漿料中為3-12wt%。
全文摘要
一種聚氨基脲酸酯阻燃泡沫板材及制備方法，屬于阻燃泡沫板材技術(shù)領(lǐng)域。泡沫的孔壁材料包括兩種組分聚合物分子鏈的互穿形式構(gòu)成的材料，第一組分是聚氨基脲酸酯交聯(lián)型聚合物；第二組分是氯化線型阻燃聚合物。第一組分聚合物的聚合反應(yīng)是由聚氨基脲酸酯前驅(qū)體伴隨板材成型同步完成，第二組分預(yù)先混合分散在聚氨基脲酸酯前驅(qū)體漿料中，在混合漿料里添加氯化端羥基聚丁二烯界面增容劑?；旌蠞{料中添加混合溶劑，起到成孔劑以及兩種聚合物共溶劑的作用?；旌蠞{料通過擠出或模壓工藝，以及濕氣的后固化反應(yīng)。所制備的系列泡沫板材具有倍率高，質(zhì)量輕，熱形變溫度高，導(dǎo)熱系數(shù)低、高強(qiáng)度、高模量，以及V0級(jí)阻燃的特性。
文檔編號(hào)C08L27/08GK102702726SQ20121018036
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月2日
發(fā)明者勵(lì)杭泉, 張晨, 杜中杰, 柳祚龍, 鄒威 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)