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環(huán)保聚氨酯阻燃劑
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-11-10 15:07:53 |
聚氨酯材料是目前國(guó)際上性能最好的保溫材料。主鏈含—NHCOO—重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的一類聚合物 。英文縮寫PU。由異氰酸酯（單體）與羥基化合物聚合而成。由于含強(qiáng)極性的氨基甲酸酯基，不溶于非極性基團(tuán)，具有良好的耐油性、韌性、耐磨性、耐老化性和粘合性。用不同原料可制得適應(yīng)較寬溫度范圍 （-50～150℃） 的材料 ，包括彈性體、熱塑性樹(shù)脂和熱固性樹(shù)脂。高溫下不耐水解，亦不耐堿性介質(zhì)。
常用的單體如甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯等。多元醇分3類：簡(jiǎn)單多元醇（乙二醇、丙三醇等） ；含末端羥基的聚酯低聚物，用來(lái)制備聚酯型聚氨酯；含末端羥基的聚醚低聚物，用來(lái)制備聚醚型聚氨酯。聚合方法隨材料性質(zhì)而不同。
合成彈性體時(shí)先制備低分子量二元醇，再與過(guò)量芳香族或者脂肪族異氰酸酯反應(yīng)，生成異氰酸根（-NCO）為端基的預(yù)聚物，再同多元醇擴(kuò)鏈，得到熱塑彈性體；若用二元胺擴(kuò)鏈并進(jìn)一步交聯(lián)，得到澆鑄型彈性體。預(yù)聚物用肼或二元胺擴(kuò)鏈，得到彈性纖維；異氰酸酯過(guò)量較多的預(yù)聚體與催化劑、發(fā)泡劑混合，可直接得到硬質(zhì)泡沫塑料。如將單體、聚醚、水、催化劑等混合，一步反應(yīng)即可得到軟質(zhì)泡沫塑料。單體與多元醇在溶液中反應(yīng)，可得到涂料；膠粘劑則以多異氰酸酯單體和低分子量聚酯或聚醚在使用時(shí)混合并進(jìn)行反應(yīng)。
在阻燃劑無(wú)鹵化呼聲越來(lái)越高的今天，環(huán)保聚氨酯阻燃劑成為令人關(guān)注的熱點(diǎn)之一。環(huán)保聚氨酯阻燃劑屬于N2P系阻燃劑。
本文對(duì)環(huán)保聚氨酯阻燃劑的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備及成本等幾個(gè)方面分別進(jìn)行了闡述。該環(huán)保聚氨酯阻燃劑具有制備簡(jiǎn)單、能耗低、生產(chǎn)設(shè)備投資少、成本低、與環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，符合世界阻燃劑的發(fā)展趨勢(shì)。
近幾年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外防火安全標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，以及人們防火意識(shí)的逐步提高，市場(chǎng)對(duì)環(huán)保聚氨酯阻燃劑的需求量逐年增加。
在環(huán)境對(duì)阻燃劑提出環(huán)保、安全等條件的形勢(shì)下，阻燃劑無(wú)鹵化的要求日益提高，N2P系阻燃劑作為一種無(wú)鹵阻燃劑，不存在鹵系阻燃劑的缺點(diǎn)，引起了人們的普遍關(guān)注。環(huán)保聚氨酯阻燃劑阻燃劑具有環(huán)保無(wú)毒、阻燃抑煙性好、一劑雙效、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)室的合成方法為:在三口燒瓶里加入磷酸(工業(yè)級(jí)，85%)，攪拌加熱;向燒瓶里加入尿素，打開(kāi)冷凝管，繼續(xù)加熱攪拌，使物料分布均勻;均勻加入催化劑，可以觀察到混合物開(kāi)始劇烈反應(yīng)，發(fā)泡嚴(yán)重;繼續(xù)加熱，此時(shí)可適當(dāng)加快攪拌速度;停止加熱后，攪拌器繼續(xù)工作幾分鐘;將反應(yīng)物倒出，冷卻固化，然后粉碎即可。
磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃劑TCEP)
工業(yè)制法有三種：三氯氧磷與氯乙醇反應(yīng)；三氯化磷與氯乙醇反應(yīng)再氧化；三氯氧磷與環(huán)氧乙烷反應(yīng)（工業(yè)常用方法）。
1、三氯氧磷和環(huán)氧乙烷以偏釩酸鈉為催化劑，在50℃反應(yīng)，反應(yīng)物經(jīng)中和、水洗、真空脫水脫低沸物，即得成品。也可用氯乙醇做原料，與三氯氧磷或三氯化磷反應(yīng)來(lái)制造磷酸三（2-氯乙基）酯。
2、將326 kg三氯氧磷和1.0 kg偏釩酸鈉投入反應(yīng)釜中。充氮驅(qū)盡反應(yīng)釜中的空氣，在真空下通入650 kg環(huán)氧乙烷，于45～50 ℃下攪拌2～3 h。蒸出過(guò)量的環(huán)氧乙烷后加堿中和至中性，水洗，真空脫水。得成品。
3.將三氯氧磷和偏磷酸鈉投入反應(yīng)釜中。充氮驅(qū)盡空氣，在真空下通入環(huán)氧乙烷，于45～50℃下攪拌2～3h。蒸出過(guò)量的環(huán)氧乙烷后加堿中和至中性，水洗，真空脫水得成品。
磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃劑TCEP)用途：
1.磷酸三(2-氯乙基)酯具有極佳的阻燃性，優(yōu)良的抗低溫性及抗紫外線性，其蒸氣只能在225℃以上用明火直接點(diǎn)燃方可燃燒，但移走火源則即刻自熄。以本品為阻燃劑不但可提高被阻燃材料的材料級(jí)別，而且可改善阻燃材料的耐水性、耐酸性、耐寒性及抗靜電性。常用于阻燃以硝基纖維和醋酸纖維為基材的油漆涂料，不飽和聚酯、聚氨酯、丙烯酸酯、酚醛樹(shù)脂等，也可用于軟質(zhì)聚氯乙烯的增塑阻燃劑。本品用于不飽和聚酯添加量為10%～20%，在聚氨酯硬泡沫塑料(以阻燃聚醚為原料)中可為10%左右，在軟質(zhì)聚氯乙烯中用作輔助增塑阻燃劑時(shí)為5%～10%。阻燃劑、鈾、釷、钚、锝等稀有金屬的分離溶劑或萃取劑。
2.本品廣泛用于化纖織物、醋酸纖維素作阻燃劑，除具有自熄性外，還可改善耐水性、耐寒性及抗靜電性。一般用量5～10份。本品為合成材料的優(yōu)良阻燃劑，兼具有良好的增型作用，廣泛用于醋酸纖維素、硝基纖維清漆、乙基纖維素、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯、酚醛樹(shù)脂等，所制得的產(chǎn)品除具有自熄性外，還可改善制品的物理性能，制品手感柔軟，也可稱為石油添加劑和稀有元素的萃取劑，并且還是阻燃橡膠輸送帶的主要阻燃材料，一般添加量為5%～10%。
3.用作添加型鹵代磷酸酯類阻燃劑和增塑劑。分子中同時(shí)含磷和氯，阻燃效果顯著，不易揮發(fā)及水解，對(duì)紫外線穩(wěn)定性好。適用于酚醛樹(shù)脂、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯等。也用作硝酸纖維素涂料的阻燃劑、聚氯乙烯阻燃性增塑劑、金屬萃取劑、汽油添加劑及聚酰亞胺加工助劑等。能夠改善耐水性、耐候性、耐寒性、抗靜電性。參考用量5%～20%.
催化劑在反應(yīng)中有催化反應(yīng)并控制反應(yīng)程度的 雙重功效。由于催化劑的作用，磷酸與尿素的反應(yīng)條件比較溫和，需要的最高反應(yīng)溫度在138℃左右，完成整個(gè)聚合過(guò)程只需要40min左右，而且不需要專門的密閉生產(chǎn)設(shè)備。
工業(yè)生產(chǎn)BL2環(huán)保聚氨酯阻燃劑需要對(duì)現(xiàn)有的不銹鋼脲膠反應(yīng)釜進(jìn)行簡(jiǎn)單的改進(jìn)。
(1)增加快速有效的強(qiáng)制水循環(huán)冷凝系統(tǒng) 加入催化劑以后，物料反應(yīng)劇烈，發(fā)泡嚴(yán)重，雖然一般情況下不會(huì)發(fā)生溢料情況，但備有冷凝系統(tǒng)可在特殊情況下快速冷卻反應(yīng)物料，以免發(fā)生噴料現(xiàn)象。
(2)擴(kuò)大尾氣排放管道，增加氨吸收系統(tǒng) 高溫下尿素會(huì)迅速分解，排放出大量的氣體，如果排氣管道不夠大，大量氣體無(wú)法排出則會(huì)使反應(yīng)釜內(nèi)壓力增大，容易發(fā)生溢料現(xiàn)象，因此需要擴(kuò)大排氣管道。此外因?yàn)榕懦龅臍怏w里有很多氨氣，為避免污染環(huán)境，可設(shè)置氨吸收系統(tǒng)。
(3)增加溫度監(jiān)控系統(tǒng) 這樣可方便快捷地知道反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，以便到達(dá)相應(yīng)溫度時(shí)向反應(yīng)釜內(nèi)加入尿素和催化劑，還可以通過(guò)溫度監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)有效控制反應(yīng)程度。
加熱系統(tǒng)和攪拌器也需要進(jìn)行局部改進(jìn)。改造不銹鋼脲膠反應(yīng)釜的費(fèi)用很少。如果要生產(chǎn)液體阻燃劑，還需要增設(shè)通向反應(yīng)釜內(nèi)的加水管。此外，還可以進(jìn)一步增設(shè)釜內(nèi)壓力和反應(yīng)物pH值的顯示系統(tǒng)，這樣可更好的控制所生產(chǎn)阻燃劑的質(zhì)量，當(dāng)然也會(huì)相應(yīng)增加一些設(shè)備改進(jìn)費(fèi)用。
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固化劑|擴(kuò)鏈劑|交聯(lián)劑
