CN105461962A - 聚氨酯合成革用环保型阻燃剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于阻燃剂技术领域,尤其涉及聚氨酯合成革用环保型阻燃剂及其制备方法。本发明公开了一种聚氨酯合成革用环保型阻燃剂,所述阻燃剂包括以下重量份数的组分:阻燃成分30-50份、硅烷偶联剂2-4份和分散剂3-6份,所述阻燃成分选自碳酸氢钠和尿素中的至少一种,所述分散剂选自扩散油、聚丙烯酸钠和焦磷酸钠中的至少一种,该阻燃剂与聚氨酯具有极好的相容性,能显著地增强了聚氨酯合成革的阻燃性,提升聚氨酯合成革的物理性能。
Description
技术领域
本发明属于阻燃剂技术领域,尤其涉及聚氨酯合成革用环保型阻燃剂及其制备方法。
背景技术
人造革的生产主要以聚氯乙烯人造革和聚氨酯合成革为主,产品主要应用于鞋类、沙发、家具、皮箱、皮包、文具、服装、体育用品、家庭与酒店装饰、包装、汽车等各领域。
目前,适合聚氯乙烯人造革用的阻燃剂种类很多,因其本身含氯元素,具有一定的阻燃性,可添加少量无机阻燃剂达到阻燃效果的同时,又不会影响人造革的机械性能。当然,阻燃效果更好的含卤阻燃剂同样适用于聚氯乙烯人造革。而聚氨酯本身具有易燃性,聚氨酯合成革中添加普通的无机阻燃剂,一般需要20%以上含量才能达到阻燃标准,若此类阻燃剂粒径过大,分散性差且与聚氨酯相容性不好,则会降低合成革的物理性能,影响手感,甚至缩短合成革的寿命。而含卤阻燃剂由于目前环保法规的要求,同样不适用于聚氨酯合成革。
中国专利申请201280011122.X公开了用于热塑性聚氨酯聚合物的阻燃剂组合物,所述阻燃剂组合物包含:i)选自氧化镁、氢氧化镁、氧化硅或氧化铝的至少一种金属或准金属氧化物颗粒;ii)选自多磷酸铵(APP)、磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺和多磷酸三聚氰胺或它们的混合物的至少一种碳酸氢钠组分,和iii)至少一种低聚磷酸酯。该阻燃剂具有优异的阻燃性,但其本身与聚氨酯的相容性较差,不能达到理想的结果。
因此有必要提供一种环保的,增强聚氨酯合成革防火性能,提升聚氨酯合成革物理性能的聚氨酯合成革用阻燃剂。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足,提供了一种聚氨酯合成革用阻燃剂,该阻燃剂与聚氨酯具有极好的相容性,能显著地增强了聚氨酯合成革的阻燃性,提升聚氨酯合成革的物理性能。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:聚氨酯合成革用环保型阻燃剂,所述阻燃剂包括以下重量份数的组分:阻燃成分30-50份、硅烷偶联剂2-4份和分散剂3-6份,所述阻燃成分选自碳酸氢钠和尿素中的至少一种,所述分散剂选自扩散油、聚丙烯酸钠和焦磷酸钠中的至少一种。
优选地,所述阻燃剂包括以下重量份数的组分:阻燃成分30份、硅烷偶联剂2份和分散剂3份,所述阻燃成分选自碳酸氢钠和尿素中的至少一种,所述分散剂选自扩散油、聚丙烯酸钠和焦磷酸钠中的至少一种。
优选地,所述阻燃剂包括以下重量份数的组分:阻燃成分40份、硅烷偶联剂3份和分散剂4份,所述阻燃成分选自碳酸氢钠和尿素中的至少一种,所述分散剂选自扩散油、聚丙烯酸钠和焦磷酸钠中的至少一种。
优选地,所述阻燃剂包括以下重量份数的组分:阻燃成分50份、硅烷偶联剂4份和分散剂6份,所述阻燃成分选自碳酸氢钠和尿素中的至少一种,所述分散剂选自扩散油、聚丙烯酸钠和焦磷酸钠中的至少一种。
优选地,所述阻燃成分由碳酸氢钠和尿素按1-2:1.5-3的重量比组成。
优选地,所述阻燃成分由碳酸氢钠和尿素按1:1.5的重量比组成。
优选地,所述硅烷偶联剂由γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷和N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷按1-3:1-3:1-2的重量比组成。
优选地,所述分散剂由扩散油、聚丙烯酸钠和焦磷酸钠按2-4:1-2:1-2的重量比组成。
相应地,本发明还提供所述聚氨酯合成革用环保型阻燃剂的制备方法,包括以下步骤:
S1:向反应釜中加入所述碳酸氢钠、尿素,硅烷偶联剂以及分散剂,搅拌均匀,反应釜温度为200-300℃,时间为1-3h;
S2:将反应釜降温至35-40℃,放料;
S3:将上述料液置于行星球磨机中,粉碎得到粒径为5-10μm的白色粉末,即得。
本发明还包括一种含有如权利要求1-8任一所述的聚氨酯合成革用环保型阻燃剂的聚氨酯产品。
本发明中所述阻燃成分选自碳酸氢钠和尿素,碳酸氢钠为白色粉末或单斜晶结晶性粉末,无臭、味咸和易溶于水,其水溶液在20℃时开始分解出二氧化碳和碳酸钠,尿素在高温下,分解后会释放出不燃性气体,起到稀释可燃气体和带走大龄热量的作用,降低聚合物的表面温度,从而起到抑制燃烧的效果。
本发明阻燃剂的表面包裹有硅烷偶联剂与分散剂,增加了阻燃剂在聚氨酯聚合物中的流动性与分散性,从而与聚氨酯具有极好的相容性,并且增强了聚氨酯合成革的阻燃性。
与现有技术相比,本发明具有如下技术优势:
1、本发明提供的聚氨酯合成革用环保型阻燃剂与聚氨酯具有极好的相容性,提高了聚氨酯合成革的防火性,降低了阻燃剂对聚氨酯合成革机械性能的影响。
2、本发明提供的聚氨酯合成革用环保型阻燃剂阻燃效率高,添加量为2%-4%即可达到优异的阻燃效果。
3、本发明提供的聚氨酯合成革不含卤系,降低了阻燃剂燃烧过程中对人体和环境的危害,属于环保型阻燃剂。
4、本发明提供的聚氨酯合成革用阻燃剂制备工艺简单,便于工业大规模生产。
具体实施方式
本领域技术人员应理解,以下实施例中所公开的技术代表本发明人发现的在本发明的实践中发挥良好作用的技术。然而,在所公开的具体实施方案中可以做出许多改变,并仍然获得相同或相似的结果,而不脱离本发明的精神和范围。
本发明实施例中所述聚氨酯合成革用环保型阻燃剂部分组分的厂家和货号等信息如下:
本发明组分 | 厂家 | 货号 |
扩散油 | 深圳市怡和合成润滑剂厂 | AK-1000 |
实施例1:聚氨酯合成革用环保型阻燃剂。
本发明实施例1聚氨酯合成革用环保型阻燃剂,所述阻燃剂包括以下重量份数的组分:阻燃成分30份、硅烷偶联剂2份和分散剂3份,所述阻燃成分由碳酸氢钠12份和尿素18份组成;所述硅烷偶联剂由γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份和N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷1份组成;所述分散剂由扩散油1.5份、聚丙烯酸钠0.5份和焦磷酸钠1份组成。
制备方法:
S1:向反应釜中加入所述碳酸氢钠、尿素,硅烷偶联剂以及分散剂,搅拌均匀,反应釜温度为250℃,时间为2h;
S2:将反应釜降温至35℃,放料;
S3:将上述料液置于行星球磨机中,粉碎得到粒径为5μm的白色粉末,即得。
实施例2:聚氨酯合成革用环保型阻燃剂。
本发明实施例2聚氨酯合成革用环保型阻燃剂,所述阻燃剂包括以下重量份数的组分:阻燃成分40份、硅烷偶联剂3份和分散剂4份,所述阻燃成分由碳酸氢钠10份和尿素40份组成;所述硅烷偶联剂由γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份和N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷1.5份组成;所述分散剂由扩散油2份、聚丙烯酸钠1份和焦磷酸钠1份组成。
制备方法如实施例1。
实施例3:聚氨酯合成革用环保型阻燃剂。
本发明实施例3聚氨酯合成革用环保型阻燃剂,所述阻燃剂包括以下重量份数的组分:阻燃成分50份、硅烷偶联剂4份和分散剂6份,所述阻燃成分由碳酸氢钠20份和尿素30份组成;所述硅烷偶联剂由γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份和N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷2份组成;所述分散剂由扩散油2份、聚丙烯酸钠2份和焦磷酸钠2份组成。
制备方法如实施例1。
对比例1:聚氨酯合成革用环保型阻燃剂。
本发明对比例1聚氨酯合成革用环保型阻燃剂,所述阻燃剂包括以下重量份数的组分:阻燃成分30份和硅烷偶联剂2份,所述阻燃成分由碳酸氢钠12份和尿素18份组成;所述硅烷偶联剂由γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份和N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷1份组成;所述分散剂由扩散油1.5份、聚丙烯酸钠0.5份和焦磷酸钠1份组成。
制备方法参考实施例1。
对比例2:聚氨酯合成革用环保型阻燃剂。
本发明实施例1聚氨酯合成革用环保型阻燃剂,所述阻燃剂包括以下重量份数的组分:阻燃成分30份和分散剂3份,所述阻燃成分由碳酸氢钠12份和尿素18份组成;所述硅烷偶联剂由γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份和N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷1份组成;所述分散剂由扩散油1.5份、聚丙烯酸钠0.5份和焦磷酸钠1份组成。
制备方法参考实施例1。
对比例3:聚氨酯合成革用环保型阻燃剂。
本发明实施例1聚氨酯合成革用环保型阻燃剂,所述阻燃剂包括以下重量份数的组分:阻燃成分30份、硅烷偶联剂2份和分散剂3份,所述阻燃成分由碳酸氢钠12份和尿素18份组成;所述硅烷偶联剂由γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份和N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷1份组成;所述分散剂由扩散油2份和焦磷酸钠1份组成。
制备方法参考实施例1。
性能测试
表1、不同用量的本发明实施例1-3和对比例1-3应用于合成革的阻燃性能测试
表1中烟密度的检测依据GB8323-2008来测定;氧指数依据GB/T5454-1997《纺织品燃烧性能试验-氧指数法》测定;有焰燃烧时间和无烟燃烧时间依据GB/T5455-1997《纺织品燃烧性能试验-垂直法》测定。
由表1可知,使用了本发明实施例1-3聚氨酯合成革用阻燃剂后,能显著降低最大烟密度,达到最大烟密度的时间显著延长,氧指数明显提高且有焰燃烧时间和无烟燃烧时间明显缩短,其中,以实施例1的阻燃效果最好,用量在2%-4%之间为最佳,其中,对比例1与实施例1相比缺少了分散剂,对比例2与实施例1相比缺少了硅烷偶联剂,其各项指标均不如实施例1,说明当分散剂和偶联剂同时存在时会提高阻燃剂的阻燃效果,对比例3与实施例1相比缺少了分散剂的某个组成成分,其各项指标均有所降低。由此可见,本发明聚氨酯合成革阻燃剂各组分协同。
感官测试
表2、不同用量的本发明实施例1-3应用于合成革的感官指标
由上表可知,使用了本发明实施例1-3聚氨酯合成革用阻燃剂后,合成革的丰满度、弹性度以及柔软度有改善,说明本发明聚氨酯合成革用阻燃剂与合成革具有极好的相容性,结合表1和表2可知,阻燃剂添加量最佳为2%-4%。
由于已经通过以上较佳实施例描述了本发明,在本发明的精神和/或范围内,任何针对本发明的替换/或组合来实施本发明,对于本领域的技术人员来说都是显而易见的,且包含在本发明之中。
Claims (10)
1.聚氨酯合成革用环保型阻燃剂,其特征在于,所述阻燃剂包括以下重量份数的组分:阻燃成分30-50份、硅烷偶联剂2-4份和分散剂3-6份,所述阻燃成分选自碳酸氢钠和尿素中的至少一种,所述分散剂选自扩散油、聚丙烯酸钠和焦磷酸钠中的至少一种。
2.如权利要求1所述的聚氨酯合成革用环保型阻燃剂,其特征在于,所述阻燃剂包括以下重量份数的组分:阻燃成分30份、硅烷偶联剂2份和分散剂3份,所述阻燃成分选自碳酸氢钠和尿素中的至少一种,所述分散剂选自扩散油、聚丙烯酸钠和焦磷酸钠中的至少一种。
3.如权利要求1所述的聚氨酯合成革用环保型阻燃剂,其特征在于,所述阻燃剂包括以下重量份数的组分:阻燃成分40份、硅烷偶联剂3份和分散剂4份,所述阻燃成分选自碳酸氢钠和尿素中的至少一种,所述分散剂选自扩散油、聚丙烯酸钠和焦磷酸钠中的至少一种。
4.如权利要求1所述的聚氨酯合成革用环保型阻燃剂,其特征在于,所述阻燃剂包括以下重量份数的组分:阻燃成分50份、硅烷偶联剂4份和分散剂6份,所述阻燃成分选自碳酸氢钠和尿素中的至少一种,所述分散剂选自扩散油、聚丙烯酸钠和焦磷酸钠中的至少一种。
5.如权利要求1所述的聚氨酯合成革用环保型阻燃剂,其特征在于,所述阻燃成分由碳酸氢钠和尿素按1-2:1.5-3的重量比组成。
6.如权利要求5所述的聚氨酯合成革用环保型阻燃剂,其特征在于,所述阻燃成分由碳酸氢钠和尿素按1:1.5的重量比组成。
7.如权利要求1所述的聚氨酯合成革用环保型阻燃剂,其特征在于,所述硅烷偶联剂由γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷和N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷按1-3:1-3:1-2的重量比组成。
8.如权利要求1所述的聚氨酯合成革用环保型阻燃剂,其特征在于,所述分散剂由扩散油、聚丙烯酸钠和焦磷酸钠按2-4:1-2:1-2的重量比组成。
9.如权利要求1所述的聚氨酯合成革用环保型阻燃剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:向反应釜中加入所述碳酸氢钠、尿素、硅烷偶联剂以及分散剂,搅拌均匀,反应釜温度为200-300℃,时间为1-3h;
S2:将反应釜降温至35-40℃,放料;
S3:将上述料液置于行星球磨机中,粉碎得到粒径为5-10μm的白色粉末,即得。
10.一种包括如权利要求1-8任一所述的聚氨酯合成革用环保型阻燃剂的聚氨酯产品。
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