[发明专利]阻燃性聚氨酯泡沫

说明书

一种制备密度为5至50g/L的阻燃性聚氨酯泡沫的方法，通过以下步骤进行：将(a)有机多异氰酸酯与(b)含有至少两个对异氰酸酯有反应活性的氢原子的高分子化合物、(c)任选地增链剂和/或交联剂、(d)阻燃剂，(e)发泡剂、(f)催化剂以及任选地(g)助剂和添加剂混合以得到反应混合物并使所述反应混合物反应完全，其中阻燃剂(d)包含可膨胀石墨和低聚有机磷阻燃剂。本发明还涉及一种可通过本发明方法制备的阻燃性聚氨酯泡沫，以及该泡沫在车辆中用于隔音的用途。

聚氨酯泡沫适用于众多应用，例如缓冲材料、保温材料、包装、汽车仪表板或建筑材料。其中许多应用要求有效的阻燃性。因此，先前已经就聚氨酯描述了各种各样的阻燃剂。有效阻燃剂的使用尤其对于低密度聚氨酯泡沫而言是非常重要的，因为这些聚氨酯泡沫的大的表面积使其特别容易着火。

例如，卤代化合物因此可用作阻燃剂。然而，由于毒理学、环境和监管的原因，卤代阻燃剂特别是溴代阻燃剂是不理想的。然而，在发生火灾的情况下，卤代阻燃剂还导致烟密度增加。此外，热操作，例如可塑性变形聚氨酯泡沫(plastically deformable polyurethane foam)的热成型，可产生不想要的卤化氢的释放。

含磷化合物，其中包括有机磷化合物，被广泛地用作阻燃剂。有机磷阻燃剂大多数是基于磷酸酯、膦酸酯或亚磷酸酯。已知的含磷阻燃剂，例如磷酸三乙酯(TEP)或乙基膦酸二乙酯(DEEP)，例如有助于从塑料中的排放，从而使这些阻燃剂产生令人不愉快的气味。这阻碍了所述阻燃剂在制备旨在用于密闭空间(例如汽车的乘客舱)的聚氨酯泡沫中的使用。此外，许多已知的含磷化合物对聚氨酯泡沫制备过程中的发泡反应具有不利影响，并且还对泡沫的性能具有不利影响，例如机械性能。例如，尤其在制备密度为50g/L以下的低密度聚氨酯泡沫的过程中，所述阻燃剂的使用导致泡沫塌陷和收缩。这特别影响更加柔性的泡沫和开孔泡沫类型。已知的液体阻燃剂也常常起到增塑剂的作用。

通常使用不同阻燃剂的混合物以改善阻燃性能，并且用以减小各个阻燃剂的缺陷。可膨胀石墨已经被证实为所述阻燃剂混合物的特别有效的组分。

例如，DE19702760记载了在聚氨酯泡沫的制备中可膨胀石墨与多种不同的含卤素磷酸酯和不含卤素磷酸酯(例如磷酸三烷基酯)的结合。

WO0046283记载了可膨胀石墨和磷化合物以及常用的膦酸酯和磷酸酯的不同结合，所述磷化合物例如Exolit(多磷酸铵)、磷酸三(2-氯异丙基)酯(TCPP)。WO01025324也记载了可膨胀石墨与磷酸酯、膦酸酯或氧化膦的结合，特别是与具有芳族取代基的那些的结合，用于制备阻燃性聚氨酯泡沫。

尽管可膨胀石墨与基于磷的阻燃剂的结合在减少各个组分的必需用量上带来了改善，但包含所述阻燃剂结合物的聚氨酯泡沫仍然持续表现出已知的缺点，例如气味。所述阻燃剂结合物还表现出对发泡反应的不利影响(特别是在密度为50g/L以下的低密度泡沫的情况下)以及对泡沫的机械性能的不利影响。最终，对于给定用量的阻燃剂而言，阻燃剂作用还存在进一步改善的空间。

WO2002079315记载了由有机磷阻燃剂、苯并呋喃-2-酮稳定剂和单体磷酸酯增容剂的混合物组成的阻燃添加剂，其旨在减少聚氨酯泡沫的核芯变色(此效应被称为“硫化(scorch)”)。低聚多磷酸酯阻燃剂在这里可用作有机磷阻燃剂。

本发明的一个目的是使用阻燃剂以提供低密度阻燃性聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫应表现出低排放水平和低气味、良好的机械性能和优异的耐火性能。另一个目的是提供制备所述聚氨酯泡沫的方法，同时避免泡沫在其制备过程中的收缩。

本发明的目的通过密度为5至50g/L的阻燃性聚氨酯泡沫以及相应的制备方法来实现，所述阻燃性聚氨酯泡沫可通过以下方法制备：将(a)有机多异氰酸酯与(b)含有至少两个对异氰酸酯有反应活性的氢原子的高分子化合物、(c)任选地增链剂和/或交联剂、(d)阻燃剂、(e)发泡剂、(f)催化剂以及任选地(g)助剂和添加剂混合以得到反应混合物并使所述反应混合物完全反应，其中阻燃剂(d)包含可膨胀石墨和低聚有机磷阻燃剂。