本發(fā)明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨、制備方法及其阻燃聚氨酯泡沫。

背景技術：

用于聚氨酯泡沫的阻燃劑一般分為反應型和添加型，反應型阻燃劑在使用過程中會影響聚氨酯的發(fā)泡過程和泡沫性能。添加型阻燃劑使用方便，不影響聚氨酯的反應過程，因而在聚氨酯阻燃中廣泛應用。聚磷酸銨作為一種典型的添加型阻燃劑，具有磷、氮含量高、熱穩(wěn)定性和阻燃性能好，低毒、抑煙和無鹵等特點，成為阻燃技術領域的研究熱點。但是聚磷酸銨直接應用于聚氨酯泡沫中存在著分散性差、粒徑大、相容性差的缺點，導致其在聚氨酯泡沫中的阻燃效率低，泡沫性能下降。因此，對聚磷酸銨進行表面處理是十分重要的。

目前，已公開的聚磷酸銨的表面處理方法主要有：

(1)微膠囊化改性聚磷酸銨，如journalofpolymerresearch期刊2009年16卷283-294頁上發(fā)表的文獻，利用三聚氰胺-甲醛樹脂對app進行微膠囊化處理，其缺點在于一方面這些樹脂成炭性能并不十分理想，單獨使用三聚氰胺-甲醛樹脂微膠囊化的聚磷酸銨，其阻燃材料一般較難通過ul94測試。另一方面，經(jīng)三聚氰胺改性后的聚磷酸銨因不能保證包覆的均勻性，因而改性后的app仍具有較大的吸濕性；

(2)偶聯(lián)劑改性聚磷酸銨，如polymerdegradationandstability期刊2015年第119卷139-150頁上發(fā)表的文獻，其缺點在于硅烷偶聯(lián)劑形成的包覆膜的致密程度不夠，使得聚磷酸銨在聚合物基材中的抗遷移性能力不足。

(3)復合改性聚磷酸銨，如專利申請cn103554999a和cn103980541a等，其缺點在于雖然復合改性聚磷酸銨一定程度上改善了app的吸濕性問題，但不能減小聚磷酸銨的粒徑尺寸，影響聚磷酸銨在聚合物基材中的分散性。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述聚磷酸銨表面處理方法的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種粒徑小、分散性好、阻燃效率高的聚磷酸銨的表面處理方法及其阻燃聚氨酯泡沫。

本發(fā)明所采用的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑(該阻燃表面處理劑的制備方法可參見申請人的前期工作專利申請?zhí)?01610898889.9)的化學結構式為：

磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理聚磷酸銨的制備方法如下：

步驟(1)：將磷腈/三嗪阻燃表面處理劑加入到水和乙醇的混合溶液中，在10～30℃下攪拌15-60分鐘，得到水解的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑。

所述的表面處理劑、水和乙醇的體積比例為1:1～2:7～10；

步驟(2)：將步驟(1)得到的表面處理劑緩慢滴加到聚磷酸銨和溶劑的混合物中，在30～60℃下攪拌完成滴加過程；

所述的溶劑為無水乙醇、甲苯、二甲苯、環(huán)己烷、乙酸乙酯、丁酮、乙腈、異丙醇、丙腈、n,n-二甲基甲酰胺中的一種或幾種；

所述的聚磷酸銨的添加量為步驟(1)中表面處理劑質(zhì)量的1～4倍；

步驟(3)：將步驟(2)得到的混合物置于籃式研磨機中，在30～60℃下研磨，使混合物在力化學的作用下反應30～120分鐘；

步驟(4).反應結束后，經(jīng)過減壓蒸餾、干燥，得到經(jīng)磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨。

阻燃聚氨酯泡沫的制備方法如下：

步驟(1).將磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨和組合聚醚多元醇按比例混合，并在常溫下攪拌均勻；

所述的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨與組合聚醚多元醇的質(zhì)量比為0.1～0.4:1；

步驟(2).在常溫下將異氰酸酯按比例加入到上述體系中，在2000-3000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌5秒，倒入模具，采用自由發(fā)泡方式制備阻燃聚氨酯泡沫。

所述的異氰酸酯與步驟(1)中組合聚醚多元醇的質(zhì)量比為1～1.6:1；

本發(fā)明具有以下有益效果：(1)本發(fā)明創(chuàng)造性將磷腈/三嗪雙基分子作為表面處理劑，既增強了聚磷酸銨與聚氨酯基體的相容性，又能與聚磷酸銨發(fā)揮協(xié)同阻燃效應；(2)本發(fā)明創(chuàng)造性的采用“力化學作用”的方法對聚磷酸銨進行表面處理，既提高了聚磷酸銨與表面處理劑的反應性，又在表面改性的同時減小了聚磷酸銨的粒徑；(3)所得聚磷酸銨在聚氨酯中分散均勻，具有較高的阻燃效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明由磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理聚磷酸銨的示意圖。

具體實施方式

實施例1

步驟(1)：將12g磷腈/三嗪阻燃表面處理劑加入到12ml水和84ml乙醇的混合溶液中，在10℃下攪拌15分鐘，得到水解的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑。

步驟(2)：將步驟(1)得到的表面處理劑緩慢滴加到12g聚磷酸銨和甲苯的混合物中，在30℃下攪拌完成滴加過程；

步驟(3)：將步驟(2)得到的混合物置于籃式研磨機中，在30℃下研磨，使混合物在力化學的作用下反應30分鐘；

步驟(4).反應結束后，經(jīng)過減壓蒸餾、干燥，得到經(jīng)磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨。

步驟(5).按質(zhì)量計，將10份磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨和100份組合聚醚多元醇按比例混合，并在常溫下攪拌均勻；

步驟(6).在常溫下再將100份異氰酸酯按比例加入到上述體系中，在2000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌5秒，倒入模具，采用自由發(fā)泡方式制備阻燃聚氨酯泡沫rpuf-1。

實施例2

步驟(1)：將12g磷腈/三嗪阻燃表面處理劑加入到24ml水和120ml乙醇的混合溶液中，在30℃下攪拌60分鐘，得到水解的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑。

步驟(2)：將步驟(1)得到的表面處理劑緩慢滴加到48g聚磷酸銨和二甲苯的混合物中，在60℃下攪拌完成滴加過程；

步驟(3)：將步驟(2)得到的混合物置于籃式研磨機中，在60℃下研磨，使混合物在力化學的作用下反應120分鐘；

步驟(4).反應結束后，經(jīng)過減壓蒸餾、干燥，得到經(jīng)磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨。

步驟(5).將40份磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨和100份組合聚醚多元醇按比例混合，并在常溫下攪拌均勻；

步驟(6).在常溫下將160份異氰酸酯按比例加入到上述體系中，在3000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌5秒，倒入模具，采用自由發(fā)泡方式制備阻燃聚氨酯泡沫rpuf-2。

實施例3

步驟(1)：將12g磷腈/三嗪阻燃表面處理劑加入到12ml水和96ml乙醇的混合溶液中，在40℃下攪拌20分鐘，得到水解的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑。

步驟(2)：將步驟(1)得到的表面處理劑緩慢滴加到40g聚磷酸銨和無水乙醇的混合物中，在40℃下攪拌完成滴加過程；

步驟(3)：將步驟(2)得到的混合物置于籃式研磨機中，在60℃下研磨，使混合物在力化學的作用下反應120分鐘；

步驟(4).反應結束后，經(jīng)過減壓蒸餾、干燥，得到經(jīng)磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨。

步驟(5).將40份磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨和100份組合聚醚多元醇按比例混合，并在常溫下攪拌均勻；

步驟(6).在常溫下將100份異氰酸酯按比例加入到上述體系中，在2500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌5秒，倒入模具，采用自由發(fā)泡方式制備阻燃聚氨酯泡沫rpuf-3。

實施例4

步驟(1)：將12g磷腈/三嗪阻燃表面處理劑加入到24ml水和96ml乙醇的混合溶液中，在15℃下攪拌25分鐘，得到水解的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑。

步驟(2)：將步驟(1)得到的表面處理劑緩慢滴加到24g聚磷酸銨和環(huán)己烷的混合物中，在45℃下攪拌完成滴加過程；

步驟(3)：將步驟(2)得到的混合物置于籃式研磨機中，在55℃下研磨，使混合物在力化學的作用下反應80分鐘；

步驟(4).反應結束后，經(jīng)過減壓蒸餾、干燥，得到經(jīng)磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨。

步驟(5).將30份磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨和100份組合聚醚多元醇按比例混合，并在常溫下攪拌均勻；

步驟(6).在常溫下將120份異氰酸酯按比例加入到上述體系中，在2200轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌5秒，倒入模具，采用自由發(fā)泡方式制備阻燃聚氨酯泡沫rpuf-4。

實施例5

步驟(1)：將12g磷腈/三嗪阻燃表面處理劑加入到14ml水和108ml乙醇的混合溶液中，在20℃下攪拌35分鐘，得到水解的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑。

步驟(2)：將步驟(1)得到的表面處理劑緩慢滴加到30g聚磷酸銨和無水乙醇的混合物中，在35℃下攪拌完成滴加過程；

步驟(3)：將步驟(2)得到的混合物置于籃式研磨機中，在35℃下研磨，使混合物在力化學的作用下反應35分鐘；

步驟(4).反應結束后，經(jīng)過減壓蒸餾、干燥，得到經(jīng)磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨。

步驟(5).將20份磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨和100份組合聚醚多元醇按比例混合，并在常溫下攪拌均勻；

步驟(6).在常溫下將130份異氰酸酯按比例加入到上述體系中，在2800轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌5秒，倒入模具，采用自由發(fā)泡方式制備阻燃聚氨酯泡沫rpuf-5。

實施例6

步驟(1)：將12g磷腈/三嗪阻燃表面處理劑加入到19ml水和102ml乙醇的混合溶液中，在15℃下攪拌45分鐘，得到水解的磷腈/三嗪阻燃表面處理劑。

步驟(2)：將步驟(1)得到的表面處理劑緩慢滴加到36g聚磷酸銨和丙腈的混合物中，在50℃下攪拌完成滴加過程；

步驟(3)：將步驟(2)得到的混合物置于籃式研磨機中，在40℃下研磨，使混合物在力化學的作用下反應60分鐘；

步驟(4).反應結束后，經(jīng)過減壓蒸餾、干燥，得到經(jīng)磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨。

步驟(5).將40份磷腈/三嗪阻燃表面處理劑處理的聚磷酸銨和100份組合聚醚多元醇按比例混合，并在常溫下攪拌均勻；

步驟(6).在常溫下將140份異氰酸酯按比例加入到上述體系中，在2600轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌5秒，倒入模具，采用自由發(fā)泡方式制備阻燃聚氨酯泡沫rpuf-6。

對所述的實施例1-6中經(jīng)磷腈/三嗪阻燃劑表面處理劑處理的聚磷酸銨阻燃聚氨酯復合材料進行極限氧指數(shù)測試，具體測試結果見表1。

表1純聚氨酯及阻燃聚氨酯復合材料的極限氧指數(shù)測試結果

以上內(nèi)容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。