[发明专利]一种无熔滴无水渍无卤阻燃聚氨酯树脂及其应用

说明书

本发明公开了一种无熔滴无水渍无卤阻燃聚氨酯树脂，按重量百分比计，原料组成包括：聚氨酯基体材料65～90％；二乙基次磷酸铝5～20％；成碳组分1～15％；所述的成炭组分为不溶不熔的交联聚合物，交联点结构如下式(Ⅰ)所示。本发明开发了一种无熔滴无水渍无卤阻燃聚氨酯树脂，该聚氨酯树脂材料具有高阻燃、无熔滴、无水渍、耐迁移等特点，可用于无卤阻燃聚氨酯皮革的制备，从而进一步应用于家具、交通工具内饰件等高阻燃要求领域。

技术领域

本发明涉及无卤阻燃聚氨酯的技术领域，具体涉及一种无熔滴无水渍无卤阻燃聚氨酯树脂及其在无卤阻燃聚氨酯皮革中的应用。

背景技术

聚氨酯是主链含-NHCOO-重复结构单元的一类聚合物，英文缩写为PU，由异氰酸酯(单体)与羟基化合物聚合而成。由于含强极性的氨基甲酸酯基，不溶于非极性溶剂，具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性等，已在多领域得到广泛的应用。其中，作为合成革是聚氨酯材料的一类重要应用，它具有光泽柔和、自然，手感柔软，真皮感强的外观，具有与基材粘接性能优异、抗磨损、耐挠曲、抗老化、抗霉菌性好等优异的机械性能，同时还具备耐寒性好、透气、可洗涤、加工方便、价格低廉等优点，是天然皮革的最为理想的替代品，广泛应用于服装、制鞋、箱包、家具、车辆用内饰材料、飞机用内饰材料、船舶用内饰材料等行业。

对于家具和交通工具内饰材料的应用，相关的标准提出了对合成革较高的阻燃要求。聚氨酯合成革通常是将聚氨酯含浸或层叠在无纺布、纺织品、针织品等纤维基材上而形成，而构成合成革的聚氨酯树脂与纤维基材之间的燃烧机理不同，因此对聚氨酯合成革阻燃化非常困难。

目前，对于聚氨酯合成革的阻燃，包括了两类基本的阻燃体系：卤系阻燃体系和非卤阻燃体系。卤系阻燃体系通常是含溴阻燃剂协同三氧化二锑，大量研究表明，添加有溴系阻燃剂的聚氨酯材料在燃烧时会产生浓烟和溴化氢等有害物质，会引起人体窒息。因此，为聚氨酯开发安全、环保、无卤阻燃体系成为研究的热点，近年来出现新型的应用于聚氨酯的无卤阻燃剂。

据文献报道，应用于聚氨酯的无卤阻燃剂主要包括两大类基本体系：一类是无机氢氧化物体系，包括氢氧化镁和氢氧化铝；另一类是磷氮系阻燃体系。对于无机氢氧化物体系，其阻燃作用有限，为了达到各种规范和标准的要求，通常添加量很高，有时高达整个配方体系的80％，由于无机氢氧化物阻燃剂与基体树脂并不相容，是以一种填料的方式分散于基体树脂里，因此，高填充量将大大降低材料的力学性能。有时为了减少无机氢氧化物的添加量，也采用红磷协同的方式，但红磷的应用会存在材料的外观颜色问题，而且红磷的燃烧容易产生磷化氢等有毒气体和大量的烟雾，因此这也不是最佳的解决办法。

对于磷氮系阻燃体系，这是一类高效的阻燃体系，具有高的阻燃效率，添加量大幅降低而能实现高阻燃性，是目前研究的热点。目前应用得较多的是，高聚合度聚磷酸铵(APP)和有机磷酸酯类，高聚合度聚磷酸铵(APP)阻燃体系，它属于一种膨胀型阻燃体系，由于其阻燃性较强，其添加量相比无机氢氧化物体系要大大降低，但APP由于其表面亲水特性，而且有一定的水溶性，与基体材料仍然不相容，因此APP体系阻燃的聚氨酯材料的力学强度仍然很低，同时容易迁移析出，在制品表面产生析出的白化现象。此外，由于铵离子的存在，APP容易吸潮，一段时间后聚氨酯皮革制品表面有水珠存在，或者皮革接触水后，干后在制品表面形成水渍，影响制品的外观，同时有发粘的手感，降低了聚氨酯皮革的触感；而有机磷酸酯，有些仍具有水溶性，有些虽然水溶性小，克服了形成水渍的问题，但其阻燃机理属于凝聚相阻燃，属于非膨胀型，非膨胀型阻燃体系对于聚氨酯材料，在着火时容易形成滴落，熔滴会影响阻燃效果，很难达到标准的要求。

总的来说，目前应用于聚氨酯皮革材料的阻燃体系存在的主要缺陷是：阻燃性差、易熔滴、易吸潮形成水渍和迁移白化等问题。因此，需要研发新型的应用于聚氨酯材料的新型的无卤阻燃体系。

发明内容