一种改性硬质交联聚氯乙烯阻燃泡沫及其制备方法

摘要

本发明公开了一种改性硬质交联聚氯乙烯阻燃泡沫，由下述原料按重量份数比制备而成：聚氯乙烯糊树脂90～99份，氯化聚氯乙烯树脂1～10份，交联剂3～15份，异氰酸酯30～70份，酸酐9～24份，偶氮类发泡剂4～8份，环氧大豆油2～15份，填料2～6份，阻燃剂5～30份。本发明通过优化配方，制备出了具有B1阻燃等级的改性硬质交联聚氯乙烯阻燃泡沫，该泡沫既具有改性硬质交联聚氯乙烯泡沫原有的优良性质，又具有良好的阻燃性。

权利要求

1.一种改性硬质交联聚氯乙烯阻燃泡沫，其特征在于由下述原料按重量份数比制备而成：聚氯乙烯糊树脂90～99份，氯化聚氯乙烯树脂1～10份，交联剂3～15份，异氰酸酯30～

70份，酸酐9～24份，偶氮类发泡剂4～8份，环氧大豆油2～15份，填料2～6份，阻燃剂5～30份；其中：所述交联剂选自三烯丙基异氰脲酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯；

所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯；

所述酸酐选自顺-环己烷-1，2-二羧酸酐或者甲基六氢苯酐；

所述发泡剂为偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈的混合物，两者重量比为1∶1～1∶5；

所述填料选自空心玻璃微珠、二氧化钛、碳纳米管或蒙脱土的一种或几种；

所述阻燃剂选自高活性磷酸酯、低腐蚀磷酸酯、十溴二苯醚、三芳基磷酸酯、十溴二苯基乙烷的一种或几种。

2.如权利要求1所述的改性硬质交联聚氯乙烯阻燃泡沫，其特征在于所述聚氯乙烯糊树脂的K值为70～80，氯化聚氯乙烯树脂含氯量不低于64％，聚氯乙烯糊树脂和氯化聚氯乙烯树脂重量之和为100份。

3.如权利要求1所述的改性硬质交联聚氯乙烯阻燃泡沫，其特征在于所述高活性磷酸酯为高活性磷酸酯LYCO-P08或高活性磷酸酯MAX-P16，所述低腐蚀磷酸酯为低腐蚀磷酸酯LYCO-P30。

4.如权利要求1所述的改性硬质交联聚氯乙烯阻燃泡沫的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(a)在0.09MPa下，将所述组分中为液体的原料按所述重量进行混合均匀，然后将所述组分中为固体的原料按所述重量加入液体内，搅拌15～20分钟得均匀糊状混合物；

(b)将均匀糊状混合物灌入密封良好的模具，在温度为170～180℃和压强为5～30MPa的条件下进行模压成型，冷却模具开模，得到模压块；

(c)将步骤(b)得到的模压块放置于90～98℃的蒸汽室中进行发泡，得到泡沫；

(d)将步骤(c)得到的泡沫在60℃的蒸汽室中进行固化处理得到改性硬质交联聚氯乙烯泡沫。

说明书

一种改性硬质交联聚氯乙烯阻燃泡沫及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及聚合物泡沫材料领域，具体而言涉及一种改性硬质交联聚氯乙烯阻燃泡沫及其制备方法。

背景技术

[0002] 硬质交联聚氯乙烯泡沫具有轻质高强度，高模量等结构芯材的典型特征，相对于其他高性能泡沫如聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、聚醚酰亚胺泡沫等具有制作成本低、耐水性能高、阻燃效果较好的优点，在船舶、风能、交通运输、运动器材、航空航天等领域有着越来越广泛的应用。

[0003] 关于硬质交联聚氯乙烯泡沫的原料配方和制备方法，已经有多篇专利进行公开，如美国专利US2007/0200266A1和US2010/0068487，中国专利CN101580573A等。现有方法制备出来的硬质交联聚氯乙烯泡沫虽本身具有阻燃性，但是阻燃等级较低(B2级)，不适合应用于高阻燃要求的场合(如B1级)。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种改性硬质交联聚氯乙烯阻燃泡沫，该阻燃泡沫阻燃效果好，能够应用于高阻燃要求的场合(B1级)。

[0005] 研究发现，向改性硬质交联聚氯乙烯泡沫的配方中加入阻燃剂能够提高泡沫的阻燃性能，但是，阻燃剂的类型，尤其是阻燃剂的用量与其他原料的配比，对最后产品的阻燃性能有着重要影响。通过大量试验研究阻燃性能与用量配比的关系，可以摸索出合适的原料用量配比。

[0006] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

[0007] 一种改性硬质交联聚氯乙烯阻燃泡沫，其特征在于由下述原料按重量份数比制备而成：聚氯乙烯糊树脂90～99份，氯化聚氯乙烯树脂1～10份，交联剂3～15份，异氰酸酯30～70份，酸酐9～24份，偶氮类发泡剂4～8份，环氧大豆油2～15份，填料2～6份，阻燃剂5～30份；其中：

[0008] 所述交联剂选自三烯丙基异氰脲酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯；

[0009] 所述异氰酸酯选自碳化二亚胺-尿酮亚胺改性的二苯甲烷二异氰酸酯或多亚甲基多苯基多异氰酸酯的一种或者两种；

[0010] 所述酸酐选自顺-环己烷-1，2-二羧酸酐或者甲基六氢苯酐；

[0011] 所述发泡剂为偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈的混合物，两者重量比为1∶1～1∶5；

[0012] 所述填料选自空心玻璃微珠、二氧化钛、碳纳米管或蒙脱土的一种或几种；

[0013] 所述阻燃剂选自高活性磷酸酯、低腐蚀磷酸酯、十溴二苯醚、三芳基磷酸酯、十溴二苯基乙烷的一种或几种。高活性磷酸酯优选高活性磷酸酯LYCO-P08或高活性磷酸酯MAX-P16，低腐蚀磷酸酯优选低腐蚀磷酸酯LYCO-P30。

[0014] 所述聚氯乙烯糊树脂的K值为70～80，氯化聚氯乙烯树脂含氯量不低于64％，聚氯乙烯糊树脂和氯化聚氯乙烯树脂重量之和为100份。

[0015] 本发明的另一个目的是提供上述改性硬质交联聚氯乙烯泡沫的制备方法，采取如下步骤：

[0016] (a)在0.09MPa下，将所述组分中为液体的原料按所述重量进行混合均匀，然后将所述组分中为固体的原料按所述重量加入液体内，搅拌15～20分钟得均匀糊状混合物；

[0017] (b)将均匀糊状混合物灌入密封良好的模具，在温度为170～180℃和压强为5～30MPa的条件下进行模压成型，冷却模具开模，得到模压块；

[0018] (c)将步骤(b)得到的模压块放置于90～98℃的蒸汽室中进行发泡，得到泡沫；

[0019] (d)将步骤(c)得到的泡沫在60℃的蒸汽室中进行固化处理得到改性硬质交联聚氯乙烯泡沫。

[0020] 本发明的有益效果在于，通过优化配方，制备出了具有B1阻燃等级的改性硬质交联聚氯乙烯阻燃泡沫，该泡沫既具有改性硬质交联聚氯乙烯泡沫的原有优良性质，又具有良好的阻燃性，为该材料进入具有高阻燃要求的场合打开了窗口。

具体实施方式

[0021] 下面对本发明做进一步说明：

[0022] 下述配方每份为1千克。

[0023] 实施例1

[0024] 配方组分按下列重量份比组成：K值为70的聚氯乙烯糊树脂90份，含氯量64％的氯化聚氯乙烯树脂10份，三烯丙基异氰脲酸酯3份，碳化二亚胺-尿酮亚胺改性的二苯甲烷二异氰酸酯30份，顺-环己烷-1，2-二羧酸酐9份，偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈的混合物4份，并且偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈重量之比为1∶1，环氧大豆油2份，空心玻璃微珠2份，高活性磷酸酯LYCO-P08(或高活性磷酸酯MAX-P16)5份。

[0025] 根据配方配料，在真空度为0.09MPa下，将所述组分中为液体的原料按所述重量进行混合均匀，然后将所述组分中为固体的原料按所述重量加入液体内，搅拌20分钟得均匀糊状混合物；将制备的糊料灌满25mm厚钢制模具，合模后将模具放入180℃的平板压机中，压强为5MPa下保持10min后冷却模具，当模具温度低于60℃时开模，得到模压块；将取出的模压块置于90℃的蒸汽室中进行发泡，制得泡沫；将泡沫在60℃的蒸汽室中后处理2天，制备出密度为75kg/m3的硬质交联聚氯乙烯阻燃泡沫。其性能指标如表1所示。

[0026] 实施例2

[0027] 配方组分按下列重量份比组成：K值为80的聚氯乙烯糊树脂99份，含氯量68％的氯化聚氯乙烯树脂1份，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯15份，多亚甲基多苯基多异氰酸酯(市售商品，为混合物)70份，甲基六氢苯酐24份，偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈的混合物8份，并且偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈重量之比为1∶5，环氧大豆油15份，二氧化钛6份，三芳基磷酸酯30份。

[0028] 根据配方配料，在真空度为0.09MPa下，将所述组分中为液体的原料按所述重量进行混合均匀，然后将所述组分中为固体的原料按所述重量加入液体内，搅拌20分钟得均匀糊状混合物；将制备的糊料灌满25mm厚钢制模具，合模后将模具放入170℃的平板压机中，压强为30MPa下保持10min后冷却模具，当模具温度低于60℃时开模；将取出的模压块置于92℃的蒸汽室中进行发泡，制得泡沫；将泡沫在60℃的蒸汽室中后处理2天，制备出密度为
45kg/m3的硬质交联聚氯乙烯泡沫塑料。其性能指标如表1所示。

[0029] 实施例3

[0030] 配方组分按下列重量份比组成：K值为75的聚氯乙烯糊树脂95份，含氯量70％的氯化聚氯乙烯树脂5份，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯8份，碳化二亚胺-尿酮亚胺改性的二苯甲烷二异氰酸酯25份和多亚甲基多苯基多异氰酸酯25份，甲基六氢苯酐10份，偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈的混合物6份，并且偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈重量之比为1∶3，环氧大豆油10份，二氧化钛3份，碳纳米管5份，低腐蚀磷酸酯LYCO-P30为15份。

[0031] 根据配方配料，在真空度为0.09MPa下，将所述组分中为液体的原料按所述重量进行混合均匀，然后将所述组分中为固体的原料按所述重量加入液体内，搅拌15分钟得均匀糊状混合物；将制备的糊料灌满25mm厚钢制模具，合模后将模具放入175℃的平板压机中，压强为20MPa下保持10min后冷却模具，当模具温度低于60℃时开模；将取出的模压块置于95℃的蒸汽室中进行发泡，制得泡沫；将泡沫在60℃的蒸汽室中后处理2天，制备出密度为
60kg/m3的硬质交联聚氯乙烯泡沫塑料。其性能指标如表1所示。

[0032] 实施例4

[0033] 配方组分按下列重量份比组成：K值为76的聚氯乙烯糊树脂92份，含氯量72％的氯化聚氯乙烯树脂8份，三烯丙基异氰脲酸酯10份，碳化二亚胺-尿酮亚胺改性的二苯甲烷二异氰酸酯20份和多亚甲基多苯基多异氰酸酯30份，顺-环己烷-1，2-二羧酸酐15份，偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈的混合物7份，并且偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈重量之比为1∶2，环氧大豆油5份，二氧化钛3份，蒙脱土1份，十溴二苯醚8份。

[0034] 根据配方配料，在真空度为0.09MPa下，将所述组分中为液体的原料按所述重量进行混合均匀，然后将所述组分中为固体的原料按所述重量加入液体内，搅拌15分钟得均匀糊状混合物；将制备的糊料灌满25mm厚钢制模具，合模后将模具放入178℃的平板压机中，压强为25MPa下保持10min后冷却模具，当模具温度低于60℃时开模；将取出的模压块置于96℃的蒸汽室中进行发泡，制得泡沫；将泡沫在60℃的蒸汽室中后处理2天，制备出密度为
70kg/m3的硬质交联聚氯乙烯泡沫塑料。其性能指标如表1所示。

[0035] 实施例5

[0036] 配方组分按下列重量份比组成：K值为72的聚氯乙烯糊树脂94份，含氯量75的％氯化聚氯乙烯树脂6份，三烯丙基异氰脲酸酯12份，碳化二亚胺-尿酮亚胺改性的二苯甲烷二异氰酸酯10份和多亚甲基多苯基多异氰酸酯40份，顺-环己烷-1，2-二羧酸酐20份，偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈的混合物5份，并且偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈重量之比为1∶4，环氧大豆油7份，空心玻璃微珠1份，二氧化钛1份，碳纳米管1份，蒙脱土1份，十溴二苯基乙烷5份和十溴二苯醚5份。

[0037] 根据配方配料，在真空度为0.09MPa下，将所述组分中为液体的原料按所述重量进行混合均匀，然后将所述组分中为固体的原料按所述重量加入液体内，搅拌15分钟得均匀糊状混合物；将制备的糊料灌满25mm厚钢制模具，合模后将模具放入172℃的平板压机中，压强为10MPa下保持10min后冷却模具，当模具温度低于60℃时开模；将取出的模压块置于98℃的蒸汽室中进行发泡，制得泡沫；将泡沫在60℃的蒸汽室中后处理2天，制备出密度为
90kg/m3的硬质交联聚氯乙烯泡沫塑料。其性能指标数据如表1所示。

[0038] 对比实施例1：

[0039] 配方组分按下列重量份比组成：K值为76的聚氯乙烯糊树脂92份，含氯量72％的氯化聚氯乙烯树脂8份，三烯丙基异氰脲酸酯10份，碳化二亚胺-尿酮亚胺改性的二苯甲烷二异氰酸酯20份和多亚甲基多苯基多异氰酸酯30份，顺-环己烷-1，2-二羧酸酐15份，偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈的混合物7份，并且偶氮二甲酰胺与偶氮二异丁腈重量之比为1∶2，环氧大豆油5份，碳酸钙4份。

[0040] 根据配方配料，在真空度为0.09MPa下，将所述组分中为液体的原料按所述重量进行混合均匀，然后将所述组分中为固体的原料按所述重量加入液体内，搅拌15分钟得均匀糊状混合物；将制备的糊料灌满25mm厚钢制模具，合模后将模具放入178℃的平板压机中，压强为25MPa下保持10min后冷却模具，当模具温度低于60℃时开模；将取出的模压块置于96℃的蒸汽室中进行发泡，制得泡沫；将泡沫在60℃的蒸汽室中后处理2天，制备出密度为
3
62kg/m的硬质交联聚氯乙烯泡沫塑料。其性能指标如表1所示。

[0041] 表1说明，由于对比例中没有使用阻燃剂，与相近密度的实施例3相比，实施例3所获得交联聚氯乙烯泡沫塑料的力学性能及阻燃性能均显著高于对比例。从实施例1到实施例5，可以看出，随着本发明所得到交联聚氯乙烯泡沫塑料的密度增加，其拉伸、压缩、剪切性能提高。总体而言，由于本发明采用了阻燃剂，所获得泡沫的阻燃效果增大，可以达到B1级以上。其他大量试验表明，在现有原料条件下，当阻燃剂用量小于5份或大于30份时，阻燃效果无法达到B1级。

[0042] 表1实施例1-5及对比例的力学性能和热性能