[发明专利]新型表面处理剂、其制备方法及经其处理的纳米颗粒在阻燃聚氨酯泡沫中的应用

说明书

本发明公开了一种新型表面处理剂及经其处理的纳米颗粒在阻燃聚氨酯泡沫中的应用。该方法利用硅烷偶联剂、聚醚多元醇(胺)和具有本质阻燃特征且含有两个P‑Cl键的化合物制得了一种新型表面处理剂，将其水解后与纳米颗粒和溶剂的混合物研磨，得到经新型表面处理剂处理的无机纳米化合物。本发明还公开了其在阻燃聚氨酯泡沫中的应用。本发明得到的新型表面处理剂能够有改善纳米颗粒的分散性以及与基体相容性。将其应用到聚氨酯泡沫中，能够促进基体在燃烧过程中快速成炭，并形成具有均匀泡孔的膨胀型炭层，有效抑制热量的释放，使聚氨酯泡沫的阻燃性能大幅提高。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种新型表面处理剂及经其处理的纳米颗粒在阻燃聚氨酯泡沫中的应用。

背景技术

聚氨酯泡沫因具有导热系数低和良好的耐腐蚀性等优点，被作为保温材料应用于建筑和民用家电等领域。但是易燃烧的缺点限制了聚氨酯泡沫的进一步发展。有研究表明炭层是影响聚氨酯泡沫阻燃性能的重要影响因素之一，炭层的生成量和致密程度都会影响炭层的隔热效果。而目前最常应用于聚氨酯泡沫的阻燃剂主要为含磷添加型阻燃剂，如磷酸酯类阻燃剂，这类阻燃剂主要通过气相阻燃以提高聚氨酯泡沫的阻燃性能，并且添加型阻燃剂存在添加量过大会影响泡沫机械性能的缺点。

纳米颗粒与传统添加型阻燃剂相比，其以较少的添加量应用于聚氨酯泡沫等聚合物中便可显著提高材料的性能。此外，将纳米颗粒应用于材料中有利于使材料在燃烧时形成较为致密的炭层，并且还能够提高炭层的热稳定性。纳米颗粒因其高效阻燃且低毒低烟等优点，近年来在阻燃领域逐渐受到关注。

发明内容

针对纳米颗粒在聚氨酯泡沫中分散性较差的问题以及为进一步提高基体的成炭能力，本发明的目的在于提供一种新型表面处理剂及其制备方法以及经其处理的纳米颗粒在阻燃聚氨酯泡沫中的应用，本发明方法能够有效改善纳米颗粒在聚氨酯泡沫中的分散性，并且将经过新型表面处理剂处理的纳米颗粒应用于阻燃聚氨酯泡沫中，通过促进聚氨酯泡沫在燃烧时快速成炭，并形成具有泡孔均匀的膨胀型炭层，有效隔绝热量的释放，使聚氨酯泡沫具有优异的阻燃性能。

本发明的新型表面处理剂的结构如下：

其中，X₁、X₂和X₃为-OCH₃或-OCH₂CH₃，R为-O(CH₂)₃-、-(CH₂)₂NH(CH₂)₃-、-(CH₂)₂NH(CH₂)₂NH(CH₂)₃-中的一种，Z为在端部含有两个P-Cl键的化合物除去P-Cl键后剩余的部分，为聚醚多元醇链段或聚醚多元胺链段。

该新型表面处理剂的合成路线如下：

其具体制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)：将聚醚多元醇(胺)和缚酸剂的非质子有机溶剂在-5℃～30℃下滴加到端部含两个P-Cl键化合物的非质子有机溶剂中，滴加过程边滴加边搅拌；

所述的聚醚多元醇(胺)的非质子有机溶剂中聚醚多元醇(胺)的浓度为0.6～2.5mol/L；端部含两个P-Cl键化合物的非质子有机溶剂中端部含两个P-Cl键化合物的浓度为0.45～2.0mol/L；加入的聚醚多元醇(胺)、缚酸剂、端部含两个P-Cl键化合物的摩尔比例为1：1：1～1：6：6；

步骤(2)：滴加完毕后，调整温度至30℃～70℃，持续搅拌反应2～6小时，得到反应中间体；