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阻燃型聚醚多元醇_阻燃型聚氨酯材料研究方向

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发表时间:2018-05-11 13:26来源:聚氨酯制品手册

  阻燃型聚氨酯材料研究主要从两个方向展开:使用含阻燃性元素的异氰酸酯;使用含有阻燃元素的有机聚醇和添加有机或无机阻燃剂。前二者,都在参与反应的主要成分结构中含有阻燃性元素,经过化学反应而进入聚合物分子链,阻燃性能持久,使用寿命长。后者是物理性掺混,生产操作简单,成本低,但材料随使用时间的延长,阻燃效果会逐渐减弱。


  在最近20~30年中,围绕聚氨酯行业,在普通聚醚多元醇的基础上,相继开发了许多含有磷、锑、硼及卤素的阻燃性聚醚多元醇。这类聚醚多元醇制备的主要途径有三种。


  (1)使用含阻燃元素的化合物作为起始剂,如三氯氧磷、五氧化二磷、四羟甲基氯化磷以及许多低分子量的磷酸酯等,与普通低分子多元醇反应,再与氧化丙烯、氧化乙烯进行开环聚合,是阻燃元素直接嵌入聚醚分子结构中。


  以三氯氧磷、丙三醇和氧化丙烯开环聚合为例,反应时如下:


嵌入聚醚分子结构.png


  将三氯氧磷逐步滴加至已加热到70℃的丙三醇中,控制反应温度不超过90℃,滴加完后于80℃下,维持反应30min,减压脱除反应中放出的氯化氢气体,然后进行第二阶段反应,在75~90℃温度下,逐步滴加氧化丙烯进行开环聚合反应,再后经减压等后处理程序,制备含氯、含磷的阻燃型聚醚多元醇。


  (2)使用含卤素的环氧化合物单体为原料进行开环聚合。常用的这类化合物有环氧氯丙烷、环氧氯乙烷、环氧氯丁烷等。这些含有氯原子的单体,通过开环聚合,使氯原子直接嵌入聚醚分子链中,生成含卤素的阻燃型聚醚多元醇。


卤素阻燃性聚醚多元醇.png


  (3)同时使用含卤素聚合单体和含磷、锑等化合物与起始剂混合物进行开环聚合反应,生成含有多种阻燃元素构成的复合型阻燃聚醚多元醇。


  例如,将3mol甘油和适量的三氯化锑投入干燥的反应釜中,在70℃~80℃下,逐步滴加1mol三氯氧磷,滴加完后在80~90℃下保温反应1h,然后减压脱除反应中生成的氯化氢。第二步是往系统中滴加环氧氯丙烷7mol,控制反应温度不得超过110℃~20℃,并维持反应1~2h,所得产品经过必要的后处理工序,可获得阻燃效果甚佳的阻燃型聚醚多元醇。该醇醚含磷量约3%,含氯量30%~40%,含锑量约10%~15%。由于这种聚醚含有3种阻燃元素,使得由它们生成的聚氨酯材料具备优异的阻燃功能。它既具备磷、锑元素在火焰材料表面能生成一层致密的“碳化防护层”,阻止火焰向内部进一步燃烧,同时,还具备铝塑聚醚高温下能分解出卤化烃类气体,隔绝外部空气中的氧,达到良好的阻燃目的。


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