本發(fā)明涉及阻燃材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種阻燃聚醚組合物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

聚醚多元醇(簡稱聚醚)是由起始劑(含活性氫基團的化合物)與環(huán)氧乙烷(eo)、環(huán)氧丙烷(po)、環(huán)氧丁烷(bo)等在催化劑存在下經(jīng)加聚反應(yīng)制得。聚醚多元醇常用于制造通用聚氨酯泡沫塑料、膠黏劑和彈性體等，特殊聚醚多元醇還用作消泡劑、表面活性劑等。

目前，在采用聚醚多元醇生產(chǎn)聚氨酯泡沫塑料的過程中，一般需要加入阻燃劑，例如tcpp、dmmp等，但所獲得的產(chǎn)品存在易燃、阻燃效果較差的缺點；同時，火焰難熄滅、黑煙較大，制備原料的儲存期也較短，一般僅有短1-3天。曾有報道采用含氮的聚醚多元醇，能夠解決儲存期短的問題，但是，火焰難熄滅、黑煙較大的問題依然存在。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種阻燃聚醚組合物，其阻燃效果好，無須加入阻燃劑，產(chǎn)品可穩(wěn)定儲存6個月以上；并且火焰熄滅快、發(fā)煙量??；同時配方中不含鹵元素，環(huán)保性能好。

本發(fā)明的第二個目的在于提供一種阻燃聚醚組合物的制備方法，步驟少，流程簡單，操作安全性高。

本發(fā)明的第三個目的在于提供一種阻燃材料，阻燃效果好，材料點燃后其表面能夠快速形成含磷的炭化保護層，阻止了材料繼續(xù)燃燒，具有火焰熄滅快、發(fā)煙量小的特點。

本發(fā)明的第四個目的在于提供一種阻燃材料的制備方法，操作簡便快捷。

本發(fā)明的第一個目的采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種阻燃聚醚組合物，包括按照重量份計的以下成分：

優(yōu)選的，所述第一聚醚多元醇按照如下步驟制備而成：

1)先將三聚氰胺多元醇和二甲胺按照摩爾比10：1混合，常溫條件下攪拌10-50min，得到第一混合物；

2)向所述第一混合物中加入磷酸酯和第二催化劑，攪拌均勻，然后將溫度升高到80-120℃，進行反應(yīng)，反應(yīng)時間為1.5-2.5h；所述第一混合物與所述磷酸酯的質(zhì)量比為70:30；所述第二催化劑為乙醇胺錳酸鹽，其用量為所述磷酸酯質(zhì)量的1％；

3)待反應(yīng)體系的溫度降到50℃以下，在(-0.02)-(-0.1)mpa的條件下抽真空，而后升溫至90-130℃，繼續(xù)抽真空，脫除殘余單體，得到所述第一聚醚多元醇。

優(yōu)選的，脫除的殘余單體與所述第一聚醚多元醇的摩爾比為1.8:100；抽真空時壓力為-0.1mpa，抽真空的時間為2-3h。

優(yōu)選的，所述第二聚醚多元醇按照如下步驟制備而成：

1)先將異氰脲酸多元醇和二甲胺按照摩爾比11.6：1混合，常溫條件下攪拌10-50min，得到第二混合物；

2)向所述第二混合物中加入磷酸酯和第三催化劑，攪拌均勻，然后將溫度升高到80-120℃，進行反應(yīng)，反應(yīng)時間為1.5-2.5h；所述第二混合物與所述磷酸酯的質(zhì)量比為70:30；所述第三催化劑為乙醇胺錳酸鹽，其用量為所述磷酸酯質(zhì)量的1％；

3)待反應(yīng)體系溫度降到50℃以下，在(-0.02)-(-0.1)mpa的條件下抽真空，而后升溫至90-130℃，繼續(xù)抽真空，脫除殘余單體，得到所述第二聚醚多元醇。

優(yōu)選的，在步驟3)中，脫除的殘余單體與所述第二聚醚多元醇的摩爾比2.69:100；抽真空時壓力為-0.1mpa，抽真空的時間為2-3h。

優(yōu)選的，所述第一聚醚多元醇的粘度為250-350，羥值為100-200；所述第二聚醚多元醇的粘度為9800-10200，羥值為100-200；所述硅酸鹽粉的平均粒徑≤2μm；所述穩(wěn)定劑為含硅元素的表面活性劑，例如可以選用產(chǎn)自degussa公司的型號為84805、8545的硅油表面活性劑；所述第一催化劑為復(fù)合催化劑，所述復(fù)合催化劑為n,n',n″-三(二甲氨基丙基)-六氫化三嗪、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和五甲基二乙烯三胺的任意組合。

優(yōu)選的，包括按照重量份計的以下成分：

本發(fā)明的第二個目的采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種阻燃聚醚組合物的制備方法，按照以下步驟制備而成：把配方量第一聚醚多元醇加入帶高速分散器反應(yīng)釜中，以60-80r/min的速度攪拌10-20min；然后依次加入配方量的穩(wěn)定劑、水和第一催化劑，接著攪拌15-25min；隨后加入配方量的第二聚醚多元醇，繼續(xù)攪拌12-18min后，加入配方量的硅酸鹽粉，升溫至70-80℃，以600-1000r/min的速度攪拌25-35min，即得。

本發(fā)明的第三個目的采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種阻燃材料，由所述阻燃聚醚組合物，以及異氰酸酯制備而成；所述阻燃聚醚組合物和所述異氰酸酯的重量比為1：(1.3-1.5)。

本發(fā)明的第四個目的采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種阻燃材料的制備方法，按照以下步驟制備而成：把所述阻燃聚醚組合物和所述異氰酸酯混合，攪拌均勻后，注入模具中，模壓成型。

在實際操作過程中，所用的模具可以為橡膠模具，可以用真石頭為模胚，成型后即得到仿石板材，適用于建筑外墻或內(nèi)墻裝飾，產(chǎn)品也可根據(jù)需要噴漆著色。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明所提供的阻燃聚醚組合物，制備原料中的第一聚醚多元醇和第二聚醚多元醇在分子鏈上均接入了氮磷(p/n)元素，這兩個聚醚多元醇配合以水為發(fā)泡劑、胺類催化劑、穩(wěn)泡穩(wěn)定劑、納米級硅酸鹽微粉，合成了阻燃性能達到b2級的聚醚組合物。并且，配方無須加入阻燃劑，阻燃效果良好，產(chǎn)品可穩(wěn)定儲存6個月；原材料分子鏈中含有大量的氮、磷元素，材料點燃后其表面快速形成含磷的炭化保護層，阻止了泡沫繼續(xù)燃燒，具有火焰熄滅快、發(fā)煙量小的特點。同時，配方中不含鹵元素，環(huán)保性能好。

(2)本發(fā)明所提供的阻燃聚醚組合物的制備方法，步驟少，流程簡單，操作安全性高。

(3)本發(fā)明所提供的阻燃材料，具有良好隔熱保溫性能和阻燃性能，導(dǎo)熱系數(shù)小于24mw/m.k、氧指數(shù)大于26，阻燃檢測具有火焰熄滅快、發(fā)煙量小的特點，阻燃等級達到gb/t8624標(biāo)準(zhǔn)b2級。與傳統(tǒng)添加阻燃劑組合聚醚配方相比，該阻燃材料的儲存穩(wěn)定性、阻燃性能和隔熱保溫性均較優(yōu)異。

(4)本發(fā)明所提供的阻燃材料的制備方法，操作簡便快捷。

具體實施方式

下面，結(jié)合具體實施方式，對本發(fā)明做進一步描述：

實施例1

一種阻燃聚醚組合物，包括按照重量份計的以下成分：第一聚醚多元醇(粘度300，羥值150)90份，第二聚醚多元醇(粘度10000，羥值150)10份，穩(wěn)定劑(型號為84805硅油表面活性劑)3份；復(fù)合催化劑(n,n',n″-三(二甲氨基丙基)-六氫化三嗪、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚)5份；水1份；硅酸粉15份；二苯基甲烷二異氰酸酯130份。

該阻燃聚醚組合物按照以下步驟制備而成：把配方量第一聚醚多元醇加入帶高速分散器反應(yīng)釜中，以60-80r/min的速度攪拌20min；然后依次加入配方量的穩(wěn)定劑、水和第一催化劑，接著攪拌20min；隨后加入配方量的第二聚醚多元醇，繼續(xù)攪拌15min后，加入配方量的硅酸鹽粉，升溫至70-80℃，以600-1000r/min的速度攪拌30min，即得。

其中，第一聚醚多元醇按照以下步驟制備而成：

1)在四口燒瓶中加入三聚氰胺多元醇840g(平均分子量為500)和二甲胺18.8g(二甲胺為40％水溶液)，接上溫度計和攪拌器，在常溫下連續(xù)攪拌20min。

2)然后加入磷酸酯360g、乙醇胺錳酸鹽催化劑3.6g，在攪拌狀態(tài)下，升溫到80-100℃，反應(yīng)2h。

3)將反應(yīng)體系降溫到50℃后，接上冷凝器在壓力為-0.1mpa、溫度為100℃-130℃條件下抽真空2h，脫除殘余單體，即可得三聚氰胺多元醇磷酸酯產(chǎn)品。其中，脫除的殘余單體與三聚氰胺多元醇磷酸酯的摩爾比1.8:100。

第二聚醚多元醇按照以下步驟制備而成：

1)在四口燒瓶中加入異氰脲酸多元醇840g(平均分子量為600)和二甲胺(二甲胺為40％水溶液)13.6g，接上溫度計和攪拌器，在常溫下連續(xù)攪拌20min。

2)然后加入磷酸酯360g、乙醇胺錳酸鹽催化劑3.6g，在攪拌狀態(tài)下，升溫到80-100℃，反應(yīng)2h。

3)將反應(yīng)體系降溫到50℃后，接上冷凝器在壓力為-0.1mpa、溫度為100℃-130℃條件下抽真空2h，脫除殘余單體，即可得異氰脲酸多元醇磷酸酯產(chǎn)品。其中，脫除的殘余單體與異氰脲酸多元醇磷酸酯的摩爾比1.8:100。

實施例1的配方體系適合高壓發(fā)泡機生產(chǎn)密度較高仿石板材。此體系中，同時添加第一聚醚多元醇和第二聚醚多元醇，兩者之間起到協(xié)同作用，第一聚醚多元醇有減少黑煙、調(diào)節(jié)體系粘度作用；第二聚醚多元醇具有較好阻隔火焰、縮短燃燒時間、減少黑煙、提高壓縮強度作用。并且，體系中的硅酸鹽微粉能夠減少黑煙的產(chǎn)生，縮短燃燒時間；而二苯基甲烷二異氰酸酯則起到很好的交聯(lián)、固化作用。

實施例2

一種阻燃聚醚組合物，包括按照重量份計的以下成分：第一聚醚多元醇(粘度300，羥值150)60份，第二聚醚多元醇(粘度10000，羥值150)30份，穩(wěn)定劑(型號為8545的硅油表面活性劑)2.5份；復(fù)合催化劑(2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、五甲基二乙烯三胺)3.5份；水5份；硅酸鹽粉10份；二苯基甲烷二異氰酸酯130份。

該阻燃聚醚組合物按照以下步驟制備而成：把配方量第一聚醚多元醇加入帶高速分散器反應(yīng)釜中，以60-80r/min的速度攪拌15min；然后依次加入配方量的穩(wěn)定劑、水和第一催化劑，接著攪拌25min；隨后加入配方量的第二聚醚多元醇，繼續(xù)攪拌12min后，加入配方量的硅酸鹽粉，升溫至70-80℃，以600-1000r/min的速度攪拌25min，即得。

其中，第一聚醚多元醇按照以下步驟制備而成：

1)在四口燒瓶中加入三聚氰胺多元醇840g(平均分子量為800)和二甲胺(二甲胺為40％水溶液)18.8g，接上溫度計和攪拌器，在常溫下連續(xù)攪拌50min。

2)然后加入磷酸酯320g、乙醇胺錳酸鹽催化劑5g，在攪拌狀態(tài)下，升溫到100-120℃，反應(yīng)2.5h。

3)將反應(yīng)體系降溫到50℃后，接上冷凝器在壓力為-0.1mpa、溫度為110℃-130℃條件下抽真空3h，脫除殘余單體，即可得三聚氰胺多元醇磷酸酯產(chǎn)品。其中，脫除的殘余單體與三聚氰胺多元醇磷酸酯的摩爾比2.1:100。

所述第二聚醚多元醇按照以下步驟制備而成：

1)在四口燒瓶中加入異氰脲酸多元醇840g(平均分子量為1300)和二甲胺(二甲胺為40％水溶液)13.6g，接上溫度計和攪拌器，在常溫下連續(xù)攪拌50min。

2)然后加入磷酸酯320g、乙醇胺錳酸鹽催化劑5g，在攪拌狀態(tài)下，升溫到100-120℃，反應(yīng)2.5h。

3)將反應(yīng)體系降溫到50℃后，接上冷凝器在壓力為-0.1mpa、溫度為110℃-130℃條件下抽真空3h，脫除殘余單體，即可得異氰脲酸多元醇磷酸酯產(chǎn)品。其中，脫除的殘余單體與異氰脲酸多元醇磷酸酯的摩爾比2.1:100。

實施例2的配方體系適合低壓發(fā)泡機生產(chǎn)密度較低仿石頭板材。

實施例3

實施例3與實施例1的不同之處在于，第一聚醚多元醇按照以下步驟制備而成：

1)在四口燒瓶中加入三聚氰胺多元醇840g(平均分子量為600)和二甲胺(二甲胺為40％水溶液)18.8g，接上溫度計和攪拌器，在常溫下連續(xù)攪拌25min。

2)然后加入磷酸酯400g、乙醇胺錳酸鹽催化劑4g，在攪拌狀態(tài)下，升溫到90-110℃，反應(yīng)2.5h。

3)將反應(yīng)體系降溫到50℃后，接上冷凝器在壓力為-0.05mpa、溫度為100℃-120℃條件下抽真空2.5h，脫除殘余單體，即可得三聚氰胺多元醇磷酸酯產(chǎn)品。其中，脫除的殘余單體與三聚氰胺多元醇磷酸酯的摩爾比1.9:100。

實施例4

實施例4與實施例1的不同之處在于，第二聚醚多元醇按照以下步驟制備而成：

1)在四口燒瓶中加入異氰脲酸多元醇840g(平均分子量為1000)和二甲胺(二甲胺為40％水溶液)13.6g，接上溫度計和攪拌器，在常溫下連續(xù)攪拌25min。

2)然后加入磷酸酯400g、乙醇胺錳酸鹽催化劑4g，在攪拌狀態(tài)下，升溫到90-110℃，反應(yīng)2.5h。

3)將反應(yīng)體系降溫到50℃后，接上冷凝器在壓力為-0.05mpa、溫度為100℃-120℃條件下抽真空2.5h，脫除殘余單體，即可得異氰脲酸多元醇磷酸酯產(chǎn)品。其中，脫除的殘余單體與異氰脲酸多元醇磷酸酯的摩爾比1.9:100。

實施例5

實施例5與實施例1的不同之處在于：阻燃聚醚組合物的配方不同，包括按照重量份計的以下成分：第一聚醚多元醇75份，第二聚醚多元醇25份，穩(wěn)定劑2.5份；復(fù)合催化劑(n,n',n″-三(二甲氨基丙基)-六氫化三嗪、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚)4份；水4份；硅酸粉12份；二苯基甲烷二異氰酸酯138份。

阻燃效果評測

采用常規(guī)測試方法，對單一體系：第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇，以及復(fù)合體系：實施例1－5的阻燃聚醚組合物的阻燃效果進行測試，測試結(jié)果如下所述：

第一聚醚多元醇：泡沫強度高，燃燒發(fā)煙量極小，使用第一聚醚多元醇制成的泡沫壓縮強度180kpa以上；粘度較小(300mpa.s)，可用于調(diào)整體系粘度；單獨使用第一聚醚多元醇制成的泡沫燃燒15～20s后熄火，發(fā)煙量相對第二聚醚多元醇多。

第二聚醚多元醇：具有縮短燃燒時間、遇火燃燒時快速形成碳化層，有效隔絕火焰，發(fā)煙量極少的特點；使用第二聚醚多元醇制成的泡沫，其燃燒過程很快在表面形成炭化層，能夠隔絕火焰深入燃燒、減少黑煙、壓縮強度≥200kpa；但單獨使用第二聚醚多元醇制備泡沫，粘度較大(＞1000mpa.s)，通常要配合第一聚醚多元醇使用，單獨使用燃燒8～12s后熄火。

實施例1－5的阻燃聚醚組合物：采用第一聚醚多元醇和第二聚醚多元醇復(fù)合，體系粘度400～700mpa.s、壓縮強度≥200kpa，燃燒時間6～10s后熄火。此復(fù)合體系中，第一聚醚多元醇和第二聚醚多元醇相互協(xié)同，與單一體系相比，阻燃效果更好，具有合適粘度和燃燒時間較短、發(fā)煙量少、較高的壓縮強度等的優(yōu)點。

對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。