一种含硅阻燃聚醚表面处理剂及其制备方法及应用 |
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申请号 | CN201610127918.1 | 申请日 | 2016-03-07 | 公开(公告)号 | CN105542144A | 公开(公告)日 | 2016-05-04 |
申请人 | 北京工商大学; | 发明人 | 陈雅君; 钱立军; 王伟; 岐晓青; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种含 硅 阻燃聚醚 表面处理 剂,该含硅阻燃聚醚表面处理剂含有磷、氮、硅三种阻燃元素,平均分子量1020-4720,官能度6,为深黄色透明液体。其制备方法是将聚醚多元醇或聚醚多元胺与二氯 磷酸 苯酯反应生成阻燃聚醚,然后加入γ― 氨 丙基三乙 氧 基硅烷,制备出含硅阻燃聚醚表面处理剂。其中,γ―氨丙基三乙氧基硅烷链段能够与固体无机阻燃剂通过化学键的方式结合,聚醚多元醇链段与制备聚氨酯 树脂 所用的聚醚组分有良好的相容性,且该表面处理剂本身具有阻燃功能,因此经该含硅阻燃聚醚表面处理剂处理的固体无机阻燃剂粒子可作为阻燃母料加入到聚氨酯的配方料中,得到固体无机阻燃剂分散均匀的聚氨酯 泡沫 。 | ||||||
权利要求 | 1.一种含硅官能团阻燃聚醚表面处理剂,其特征在于,其结构式为 |
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说明书全文 | 一种含硅阻燃聚醚表面处理剂及其制备方法及应用技术领域背景技术[0002] 聚氨酯泡沫塑料由于重量轻、强度高,电绝缘性优良、热导率低而被广泛应用于制冷、建筑、汽车等工业领域。然而,由于聚氨酯泡沫塑料的多孔蜂窝结构特征增加了其与空气之间的接触面积,从而使得它极易燃烧。近年来,由聚氨酯泡沫着火引发的火灾报道越来越多,因此对其阻燃是非常必要的。 [0003] 目前,用于聚氨酯泡沫的阻燃剂主要分为液体阻燃剂和固体阻燃剂两大类。液体阻燃剂(如TCPP,TEP)的市场占有率较高,但是存在添加量大、易造成聚氨酯泡沫产品收缩的问题。固体阻燃剂(如APP,石墨)一般添加在聚醚组分料中,虽然不会造成聚氨酯泡沫产品收缩,但是由于其与聚醚相容性不好而在聚醚中分散效果差,易沉降和团聚。因此,需要对固体阻燃剂进行表面处理才能获得良好的阻燃效果和较高的阻燃效率。 [0004] 现有的针对固体粉末的表面处理剂大多数为丙烯酸嵌段共聚物,虽然也能起到一定的分散效果,但是无法达到使用的要求,主要是因为该类处理剂与聚氨酯的相容性不好并且不具有阻燃功能。 发明内容[0005] 本发明的一个目的是提供一种含硅官能团阻燃聚醚表面处理剂。 [0006] 本发明的含硅官能团阻燃聚醚表面处理剂的结构式为: [0007] [0008] 其中R为平均分子量为300~4000、官能度为2的聚醚多元醇或聚醚多元胺。该含硅官能团阻燃聚醚表面处理剂含有磷、氮、硅三种阻燃元素,平均分子量1020-4720,官能度6,为深黄色透明液体。 [0009] 本发明的第二个目的是提供一种制备该含硅官能团阻燃聚醚表面处理剂的方法。 [0011] 步骤(1).将平均分子量为300~4000、官能度为2的聚醚多元醇或聚醚多元胺与三乙胺按摩尔比1:2混合,在惰性气体氛围中,40-80℃下搅拌0.5~1小时,得到官能度为2的聚醚多元醇或聚醚多元胺的活泼氢化合物。 [0012] 所述的惰性气体为氮气或氩气; [0013] 步骤(2).在持续搅拌的条件下,将步骤(1)中官能度为2的聚醚多元醇或聚醚多元胺的活泼氢化合物滴加到二氯磷酸苯酯的非质子性有机溶剂中,使得二氯磷酸苯酯与聚醚多元醇(或聚醚多元胺)的摩尔比为(2.1~2.5):1,滴加时间30-90分钟,之后在40-80℃下反应5~10小时; [0014] 二氯磷酸苯酯的非质子性有机溶剂中二氯磷酸苯酯的浓度为0.1~1mol/L,[0015] 所述的非质子性有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N-N二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二氧六环、丙酮、丁酮、乙酸乙酯中的一种; [0016] 步骤(3).向反应溶液中加入γ―氨丙基三乙氧基硅烷,使得γ―氨丙基三乙氧基硅烷与聚醚多元醇或聚醚多元胺的摩尔比为(2.1~2.5):1,再加入三乙胺,使得三乙胺与γ―氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为(1~1.5):1,保持步骤(2)的反应温度,反应3-7小时; [0018] 本发明的第三个目的是上述含硅官能团阻燃聚醚表面处理剂的应用,具体步骤为:将上述含硅阻燃聚醚表面处理剂与聚醚多元醇混合,然后加入固体无机阻燃剂,乳化或研磨成浓浆料,含硅阻燃聚醚表面处理剂包覆在固体无机阻燃剂的表面,使固体无机阻燃剂悬浮分散在聚醚多元醇中,起到防止固体无机阻燃剂沉降的作用。该浓浆料可作为阻燃母料加入到硬泡聚氨酯的聚醚配方料中,得到固体无机阻燃剂分散均匀的聚氨酯硬泡。 [0019] 所述的聚醚多元醇粘度为200~1000cps@25℃,官能度为2~4。 [0020] 所述的固体无机阻燃剂为聚磷酸铵、三聚氰胺、三聚氰胺脲氰酸盐、蜜胺焦磷酸盐、次磷酸铝、硼酸锌、氢氧化镁、氢氧化铝、十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、纳米蒙脱土、石墨、三氧化二锑、氧化锌中的一种或几种。 [0021] 本发明通过二氯磷酸苯酯将γ―氨丙基三乙氧基硅烷和聚醚多元醇链段连接在同一个分子中制备出一种含硅阻燃聚醚表面处理剂,其中,γ―氨丙基三乙氧基硅烷链段能够与固体无机阻燃剂通过化学键的方式结合在一起,聚醚多元醇链段与制备聚氨酯树脂所用的聚醚组分有良好的相容性,从而使固体无机阻燃剂均匀分散在聚醚中,起到防沉降的作用。同时,该表面处理剂本身还具有阻燃功能。 具体实施方式[0022] 实施例1 [0023] 步骤(1).将平均分子量为300、官能度为2的聚醚多元醇与三乙胺按摩尔比1:2混合,在氮气氛围中,40℃下搅拌0.5小时,得到官能度为2的聚醚多元醇的活泼氢化合物; [0024] 步骤(2).在持续搅拌的条件下,将步骤(1)中官能度为2的聚醚多元醇的活泼氢化合物滴加到二氯磷酸苯酯浓度为0.1mol/L的四氢呋喃溶剂中,使溶液中二氯磷酸苯酯与聚醚多元醇的摩尔比为2.1:1,滴加时间30分钟,40℃下反应5小时;; [0025] 步骤(3).向反应溶液中加入γ―氨丙基三乙氧基硅烷,使溶液中γ―氨丙基三乙氧基硅烷与聚醚多元醇的摩尔比为2.1:1,再加入三乙胺,使溶液中三乙胺与γ―氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为1:1,保持上述反应温度,反应5小时; [0026] 步骤(4).反应结束后,将产物抽滤除去白色的三乙胺盐酸盐,再将滤液真空旋蒸,除去四氢呋喃以及三乙胺,得到含硅阻燃聚醚表面处理剂,为深黄色透明液体。 [0027] 将上述含硅阻燃聚醚表面处理剂与粘度为1000cps@25℃,官能度为2的聚醚多元醇混合,然后加入聚磷酸铵、三聚氰胺和纳米蒙脱土,乳化或研磨成浓浆料,该浆料在室温下静止7天未出现沉降。 [0028] 实施例2 [0029] 步骤(1).将平均分子量为4000、官能度为2的聚醚多元醇与三乙胺按摩尔比1:2混合,在氮气中,80℃下搅拌0.5小时,得到官能度为2的聚醚多元醇的活泼氢化合物。 [0030] 步骤(2).在持续搅拌的条件下,将步骤(1)中官能度为2的聚醚多元醇的活泼氢化合物滴加到二氯磷酸苯酯浓度为1mol/L的二氧六环溶剂中,使得二氯磷酸苯酯与聚醚多元醇的摩尔比为2.5:1,滴加时间90分钟,80℃下反应10小时; [0031] 步骤(3).向反应溶液中加入γ―氨丙基三乙氧基硅烷,使溶液中γ―氨丙基三乙氧基硅烷与聚醚多元醇的摩尔比为2.5:1,再加入三乙胺,使溶液中三乙胺与γ―氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为1.5:1,保持上述反应温度,反应7小时; [0032] 步骤(4).反应结束后,将产物抽滤除去白色的三乙胺盐酸盐,再将滤液真空旋蒸,除去二氧六环以及三乙胺,得到含硅阻燃聚醚表面处理剂,为深黄色液体。 [0033] 将上述含硅阻燃聚醚表面处理剂与粘度为200cps@25℃,官能度为4的聚醚多元醇混合,然后加入氢氧化铝和蜜胺焦磷酸盐,乳化或研磨成浓浆料,该浆料在室温下静止7天未出现沉降。 [0034] 实施例3 [0035] 步骤(1).将平均分子量为1000、官能度为2的聚醚多元胺与三乙胺按摩尔比1:2混合,在氮气氛围中,50℃下搅拌0.6小时,得到官能度为2的聚醚多元胺的活泼氢化合物。 [0036] 步骤(2).在持续搅拌的条件下,将步骤(1)中官能度为2的聚醚多元胺的活泼氢化合物滴加到二氯磷酸苯酯浓度为0.5mol/L丙酮溶剂中,使得二氯磷酸苯酯与聚醚多元胺的摩尔比为2.3:1;滴加时间60分钟,50℃下反应7小时; [0037] 步骤(3).向反应溶液中加入γ―氨丙基三乙氧基硅烷,使溶液中γ―氨丙基三乙氧基硅烷与聚醚多元醇的摩尔比为2.3:1,再加入三乙胺,使溶液中三乙胺与γ―氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为1.2:1,保持上述反应温度,反应5小时; [0038] 步骤(4).反应结束后,将产物抽滤除去白色的三乙胺盐酸盐,再将滤液真空旋蒸,除去丙酮以及三乙胺,得到含硅阻燃聚醚表面处理剂,为深黄色液体。 [0039] 将上述含硅阻燃聚醚表面处理剂与粘度为500cps@25℃,官能度为3的聚醚多元醇混合,然后加入石墨,乳化或研磨成浓浆料,该浆料在室温下静止7天未出现沉降。 [0040] 实施例4 [0041] 步骤(1).将平均分子量为3000、官能度为2的聚醚多元胺与三乙胺按摩尔比1:2混合,在氩气氛围中,70℃下搅拌0.8小时,得到官能度为2的聚醚多元胺的活泼氢化合物。 [0042] 步骤(2).在持续搅拌的条件下,将步骤(1)中官能度为2的聚醚多元胺的活泼氢化 |