[发明专利]一种微胶囊化可膨胀石墨及其制法和在制备复合聚氨酯硬质泡沫中的应用

说明书

本发明涉及一种微胶囊化可膨胀石墨，它是一种三聚氰胺树脂—环氧树脂双层包覆可膨胀石墨，即在可膨胀石墨外首先包裹三聚氰胺微胶囊，然后再包裹有环氧树脂微胶囊的三聚氰胺树脂—环氧树脂双层包覆可膨胀石墨的微胶囊化可膨胀石墨。它可以作为阻燃剂用于制备聚氨酯硬质泡沫，所制得的聚氨酯硬质泡沫密度为60kg·m^‑3左右；导热系数为0.03W·(m·k)^‑1左右；压缩强度为0.60MPa左右；极限氧指数接近30％。本发明公开了其制法。

技术领域

本发明涉及阻燃剂，涉及可膨胀石墨阻燃剂，具体涉及一种微胶囊化可膨胀石墨复合聚氨酯硬质泡沫。

背景技术

聚氨酯硬质泡沫塑料是一种性能优良的绝热材料，具有低密度，高比强度，优异的耐磨减震性能和低导热系数等，已经应用在工业和生活中的各个领域。聚氨酯硬质泡沫的缺点是易燃和耐高温性能差，接触火源会立即产生火焰，引起火灾造成的损失触目惊心，给人类的生命和财产带来了巨大的威胁，对其应用也产生了极大的限制。随着国家对公共场所及建筑材料的阻燃性能要求越来越高，聚氨酯硬质泡沫在防火性能方面的挑战也越来越大。目前，用于提高聚氨酯硬质泡沫材料阻燃性能的方法主要是向材料中加入阻燃剂，环保型的添加型阻燃剂由于无卤、低毒、成本低、效率高等优势备受人们的青睐，添加型阻燃剂主要分为有机和无机两大类，无机阻燃剂最大优势为低毒、抑烟、低腐蚀、价格低廉，但是要达到较高的阻燃效果，需在高分子材料中的添加量较高，最终必将影响基材的加工性能和力学性能，材料的相容性也会大大降低。单一阻燃剂的阻燃效率低，添加量大，为了更好的改善高分子材料的阻燃性能，可将两种或两种以上的阻燃剂同时加入材料中，通过阻燃剂间的协同作用来提高材料的阻燃性能。

一般情况下，阻燃效果的好坏直接取决于燃烧生成的炭层结构、炭层的膨胀倍率等。可膨胀石墨是一种典型的环境友好型膨胀型阻燃剂，材料燃烧时受热可使石墨片层迅速膨胀，从而形成膨胀型多孔炭层，阻止聚合物与热源间的热传导和氧气的扩散，减少挥发性可燃组分和热量的生成。当可膨胀石墨与其他助剂共同作用时，如果协同助剂能促进炭层的膨胀，生成致密的膨胀型炭层，二者就能起到很好的协同作用，显著提高材料的阻燃性能。磷系阻燃剂对可膨胀石墨能起很好的协同阻燃作用，如聚磷酸铵、红磷、磷酸酯和其他含磷化合物等。磷系阻燃剂能同时在凝聚相和气相起阻燃作用，受热时会分解生成磷的含氧酸，能催化含羟基化合物脱水成炭，在材料表面生成致密炭层，降低材料的质量损失速率和可燃物的生成量，而且磷的含氧酸多为粘稠状的半固态物质，也可在材料表面形成一层覆盖于致密炭层的液膜，降低炭层的透气性和保护炭层不被继续氧化，提高材料的阻燃性能。有机磷系阻燃剂热解所形成的气态产物中含有PO自由基，它可以捕获H自由基及OH自由基，致使火焰中的H自由基及OH自由基浓度大大下降，从而在气相起到抑制燃烧链式反应的作用。

中国发明专利CN1724577A公开了一种可膨胀石墨填充高密度硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法及装置，该方法是将聚醚多远醇、三乙醇胺、有机锡、硅油、水和可膨胀石墨按照一定配比用机械搅拌装置搅拌混合均匀，然后与一定量的异氰酸酯充分混合，浇注到模具中进行熟化处理得到制品。发明专利CN1756794A公开了一种无卤素的两组分泡沫材料体系及其在用于防火目的防火建筑材料中的用途，该发明描述了一种用于制备无卤素膨胀的防火泡沫的两组分泡沫体系，其具有多元醇成分、多异氰酸酯成分和防火剂成分，所述多元醇成分包括至少一种聚醚多元醇、一种用于多元醇与多异氰酸酯反应的催化剂、作为发泡剂的水，多异氰酸酯成分包括至少一种多异氰酸酯和根据需要的其它的助剂或添加材料。作为防火剂，使用膨胀石墨和ABC灭火粉末的组合物。发明专利CN1343226A公开了一种通过有机多异氰酸酯与多元醇在发泡剂、开孔剂和片状脱落石墨存在下制备开孔硬质聚氨酯泡沫塑料的方法,其中泡沫塑料的热导率为28—35mw/mk，这些泡沫塑料可用于其中需要具有阻燃性和低热导率的泡沫塑料的建筑工业中。以上发明专利虽然在材料防火性能方面有一定的提高，但却导致泡沫的力学性能下降和导热系数的增加；而且单纯的可膨胀石墨的加入，不可避免的造成了聚氨酯硬泡泡孔结构的破坏，使得所制得的制品普遍存在导热系数增高等问题。