[发明专利]快速自熄α-氨基膦酸酯/硬质聚氨酯材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种快速自熄的α‑氨基膦酸酯/硬质聚氨酯材料及其制备方法；首先采用绿色环保高效的“一锅式”反应法制备含磷、氮阻燃元素的α‑氨基膦酸酯(α‑APP)反应单体，然后通过化学反应的方式将α‑APP引入到硬质聚氨酯泡沫(RPUF)发泡体系中制备出α‑APP/RPUF复合材料。相比于传统磷氮反应阻燃单体制备过程复杂，涉及有毒溶剂，产率低等不足，本发明采用一步法制备α‑APP阻燃单体具有过程简便，无有毒溶剂，产率高等优点。此外，本方法制备的α‑APP/RPUF复合材料在α‑APP磷‑氮协同阻燃作用下可实现快速自熄，阻燃性能提升的同时兼顾了其固有性能。本发明对于制备绿色环保、规模化生产的阻燃硬质聚氨酯泡沫具有一定的实际意义。

技术领域

本发明涉及建筑保温材料，尤其涉及快速自熄α-氨基膦酸酯/硬质聚氨酯(泡沫复合)材料及其制备方法。

背景技术

硬质聚氨酯泡沫是众多有机建筑保温材料中具有显著优势的保温材料，例如低热导率(0.024W/m·K)，重量轻、耐湿、防水化学稳定性好、力学性能优异、价格低廉等优点。

此外，硬质聚氨酯泡沫不会像聚乙烯泡沫一样燃烧时发生熔融流淌的现象。

因此，硬质聚氨酯泡沫是目前国内外最理想的节能保温材料之一，已被广泛应用到保温材料的行业如工业设备、冷冻冷藏设备、汽车工业，建筑等等诸多领域。

作为建筑保温材料的硬质聚氨酯泡沫未来的市场非常的庞大。

然而，由于硬质聚氨酯泡沫其脂肪链含量大、比表面积巨大，导致与空气接触面积大，极其易燃(LOI仅为17)，火焰蔓延速率极快，而且燃烧会释放大量的热量和有毒烟气，硬质聚氨酯泡沫存在极大的火灾安全隐患会对社会造成巨大的财产损失和人员伤亡，也大大限制了其扩展应用。

目前，对于改善硬质聚氨酯泡沫阻燃性能采用较多的策略是反应型阻燃策略，该策略的核心思想是设计含有磷、氮等阻燃元素的反应单体，该反应单体一般会含有羟基(—OH)或者异氰酸根(—N＝C＝O)，其目的就是可以参与到RPUF的合成反应中，将含有官能团的有机阻燃单体通过化学反应的方式键合到RPUF的分子链段上构成阻燃硬质聚氨酯泡沫复合材料。

虽然目前的有机磷-氮系阻燃剂具有显著的阻燃效果，但是传统制备磷-氮系阻燃剂的实验过程非常复杂。

在合成目标产物前需要合成一些中间单体，实验周期较长，产率较低。此外，大部分的有机合成反应需要一些有毒机溶剂和催化剂的参与，这些试剂最终会遗留下来，产物也需要多次提纯，整个制备过程既不环保也不经济。因此，简化磷-氮系阻燃剂的制备过程，采用环保高效的合成方法制备高产率的磷-氮阻燃剂来实现硬质聚氨酯泡沫的高效阻燃是具有实际意义的。

发明内容

本发明针对传统有机磷氮阻燃剂合成过程复杂，涉及有毒溶剂，产率较低等不足，提供一种能快速自熄α-氨基膦酸酯/硬质聚氨酯材料及其制备方法。

本发明通过简便高效绿色的“一锅式”方法制备含磷氮阻燃剂APP，然后通过化学反应的方式引入硬质聚氨酯泡沫体系，制备可快速自熄的α-氨基膦酸酯/硬质聚氨酯泡沫复合材料，显著改善其阻燃性能的同时兼顾了其固有性能。

本发明通过下述技术方案实现：

α-氨基膦酸酯/硬质聚氨酯(泡沫复合)材料按重量分数由以下原料组成：

聚醚多元醇100份

异氰酸酯140～150份

发泡剂1～3份

催化剂1～3份

稳定剂1～3份

含磷氮反应阻燃单体0～20wt％(按所有原料的质量百分数)