[发明专利]一种可用于聚氨酯硬泡阻燃的反应型阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种可用于聚氨酯硬泡阻燃的反应型阻燃剂及其制备方法和应用。所述反应型阻燃剂具有如下式I所示的结构，其中，Rsubgt;1/subgt;、Rsubgt;2/subgt;各自独立地选自甲基或乙基；Rsubgt;3/subgt;选自甲基；x为3‑6的正整数。该技术方案解决了现有技术中用于对硬质聚氨酯泡沫塑料进行阻燃的反应型阻燃剂阻燃效率不高，尤其是极限氧指数较低、热释放速率较高等问题。

技术领域

本发明涉及阻燃技术领域。更具体地，涉及一种可用于聚氨酯硬泡阻燃的反应型阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

在过去的几十年里，受建筑采暖与制冷能耗增长和环境保护问题的推动保温泡沫材料得到了快速发展。其中，硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)因其价格低廉、抗压强度较高在众多已商业化的RPUF中脱颖而出，成为外墙保温中保温泡沫材料的重要组成部分。然而与其他有机材料一样，RPUF具有内在可燃性，LOI约为18.5％，燃烧时会释放大量热量和有毒烟气，且没有UL-94等级，严重限制了其实际应用价值。目前改善RPUF阻燃性能的常用策略有三种，即反应性阻燃剂(FRs)、添加剂阻燃剂(FRs)和阻燃涂料的应用。其中，添加剂型阻燃剂使RPUF的力学性能急剧下降，涂层型阻燃剂由于界面附着力和结合力较弱耐久性差，反应型阻燃剂通过化学反应进入基体，与基体具有良好的结合力，对RPUF物理性能的影响可以忽略，但阻燃效率不高，表现在极限氧指数较低(27.0％)，热释放速率较高。

发明内容

基于以上事实，本发明的目的在于提供一种可用于聚氨酯硬泡阻燃的反应型阻燃剂及其制备方法和应用，以解决现有技术中，用于对硬质聚氨酯泡沫塑料进行阻燃的反应型阻燃剂阻燃效率不高，尤其是极限氧指数较低、热释放速率较高等问题。

一方面，本发明提供一种可用于聚氨酯硬泡阻燃的反应型阻燃剂，所述反应型阻燃剂具有如下式I所示的结构：

R₁、R₂各自独立地选自甲基或乙基；

R₃选自甲基；

x为3-6的正整数。

进一步地，所述反应型阻燃剂为烷氧基膦酸酯与多元醇通过酯交换反应得到的含活性羟基的含磷阻燃剂。

进一步地，所述烷氧基膦酸酯选自甲氧基膦酸酯或乙氧基膦酸酯。

进一步地，所述多元醇选自3-6个碳的多元醇。

进一步地，所述多元醇选自甘油、赤藓糖醇、木糖醇、山梨醇或甘露醇中的一种或几种。本发明的技术方案中，选择如前所述的多元醇对烷氧基磷酸酯进行改性(酯交换反应)得到的含磷阻燃剂尤其适用于聚氨酯硬泡的阻燃，其能显著提高聚氨酯硬泡的极限氧指数、降低其热释放速率，同时对其物理性能的影响很小，可忽略不计。

进一步地，所述反应型阻燃剂中，磷含量为16-20wt％。此时，能显著提高聚氨酯硬泡的极限氧指数、降低其热释放速率且几乎不影响聚氨酯硬泡的物理性能。

又一方面，本发明提供如上所述的反应型阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

在氮气气氛及搅拌条件下，将烷氧基膦酸酯与多元醇的混合物加热至完全融化；

继续加热至反应温度，并在此反应温度下进行冷凝回流反应，得到所述反应型阻燃剂。

进一步地，所述反应的流程如下式所示：

其中，R₁、R₂、R₃和x的定义同上所述。

进一步地，所述烷氧基膦酸酯与多元醇的摩尔比为2:1-2.5:1。