[发明专利]阻燃聚氨酯树脂组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃聚氨酯树脂组合物，它满足安全、环境和价格要求且具有阻燃性和改进的机械性能，例如拉伸强度和伸长率，和涉及该组合物的制备方法。

背景技术

目前增加的安全和环境担心加速了常规阻燃剂的更新。例如，卤素基阻燃剂，例如溴和氯基阻燃剂具有高的阻燃性且提供下述优点：他们可如此小量地使用，以致于负载了它们的组合物可维持机械强度。然而，它们具有安全问题，因为在着火的情况下，它们产生显著大体积的卤素气体，由此在建筑物内的人们可被窒息，和最糟糕的是，暴露于死亡危险下。磷酸盐基阻燃剂倾向于从树脂表面上泄漏，从而当排放到环境中时，产生毒性和突变的担心。红磷基阻燃剂具有高水平的阻燃性，因为具有高的磷浓度，但当不完全燃烧时，产生高度有毒的膦气体，和红磷本身具有因摩擦或冲击而燃烧的危险。制造者限制使用这些常规的卤素、磷酸盐和红磷基阻燃剂，因为对安全和环境存在潜在的影响。

在这些情况下，期望配制阻燃的聚氨酯。通过二异氰酸酯和多羟基化合物之间的加聚反应合成的聚氨酯具有许多优点，其中包括耐磨性、弹性、耐候性和耐溶剂性，当今发现了宽泛的各种应用。例如，热塑性聚氨酯弹性体用作软管、管道、电缆、片材、薄膜、表带和运动鞋。聚氨酯泡沫体用作密封剂、填料和热绝缘体。最近，机动车工业开始使用聚氨酯泡沫体作为悬架臂套管(suspension arm bushing)、冲撞制动器、发动机固定件(mount)、保险杠、扶手、头枕(head rest)、坐垫和类似物。

针对聚氨酯的阻燃性，提出了许多技术。例如，JP-A H05-70542和JP-A 2003-003116公开了使用含磷多元醇，在其骨架内掺入了磷的聚氨酯树脂。由于起始反应物，含磷多羟基化合物昂贵，因此这一方法在大多数应用中不可接受或者在实践中不可使用。

JP-A 2001-294645公开了使用含卤素的多元醇，在其骨架内掺入了卤素的聚氨酯树脂。然而，起始反应物昂贵，和使用卤素意味着缺少安全性。

还已知添加卤素化合物，卤素-磷化合物，卤化聚醚，卤化磷酸盐，和卤素与三氧化锑的结合物作为填料。因为使用了卤素，这一方法也缺少安全性。

如上所述，尝试赋予聚氨酯树脂阻燃性遇到许多难题。目前，得不到具有充足阻燃性UL-94的V-0等级且具有改进的机械性能(例如，拉伸强度和伸长率)，同时克服安全、环境和价格问题的阻燃聚氨酯树脂组合物。

引证文献单

专利文献1：JP-A H05-70542

专利文献2：JP-A 2003-003116

专利文献3：JP-A 2001-294645(EP1127908，US6706774)

发明内容

本发明的目的是提供阻燃的聚氨酯树脂组合物，它不具有安全、环境和价格问题且具有充足的阻燃性和改进的机械性能，例如拉伸强度和伸长率。

发明人已发现，含(A)聚碳酸酯基聚氨酯树脂作为主要组分，(B)含磷和氮的非卤素阻燃剂，(C)多元醇或其衍生物作为阻燃剂助剂，和(D)分子内含至少两个反应性官能团的硅氧烷的聚氨酯树脂组合物不具有安全、环境和价格的问题且具有充足的阻燃性和改进的机械性能，例如拉伸强度和伸长率。

在一个方面中，本发明提供一种阻燃聚氨酯树脂组合物，它包括：

(A)100重量份聚氨酯树脂，

(B)5-25重量份含磷和氮的非卤素阻燃剂，

(C)1-15重量份多元醇或其衍生物，和

(D)1-15重量份用平均组成式(1)表示的选自有机基烷氧基硅氧烷和有机基羟基硅氧烷中的硅化合物，其重均分子量为150-10,000且每一分子含有总计10-85％重量烷氧基或羟基：

R¹_αSi(OX)_βO_(4-α-β)/2    (1)

其中R¹各自独立地为任选取代的烷基、烯基或芳基，X是C₁-C₁₀烷基或氢，α是0.0-3.0的实数，β是0.1-3.0的实数，和α+β＜4.0。

优选地，聚氨酯树脂(A)是聚碳酸酯基聚氨酯树脂。

含磷和氮的非卤素阻燃剂(B)典型地选自磷酸胍、磷酸铵、磷酸三聚氰胺、多聚磷酸铵、三聚氰胺表面涂布的多聚磷酸铵、硅化合物表面涂布的多聚磷酸铵及其混合物。

优选地，多元醇或衍生物(C)是季戊四醇或季戊四醇衍生物。此外，优选多元醇或衍生物(C)的存在量等于或小于含磷和氮的非卤素阻燃剂(B)。