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改性阻燃型聚氨酯泡沫填缝剂制备
石晟昊1，梁海2*（1. 营口福斯油品有限公司 技术部，辽宁 营口 115000； 2.营创三征（营口）精细化工有限公司 研发中心，辽宁 营口115003）
聚氨酯泡沫填缝剂在门窗、建筑幕墙、混凝土、铁路等领域中有着广泛的应用价值，聚氨酯泡沫填缝剂市场需求量逐年递增，但聚氨酯泡沫填缝剂作为高分子材料极易在空气中燃烧，当发生火灾时，建筑表面及内部的聚氨酯泡沫会发生剧烈燃烧，给人民财产造成巨大伤害。目前，现有聚氨酯泡沫填缝剂通过加入卤素、磷等阻燃剂改善阻燃性能，虽提高了阻燃性能但燃烧后产生剧毒和刺激性气体对现场人员易造成二次伤害。
本项目通过高效阻燃、环境友好的三聚氰胺阻燃剂对聚醚多元醇进行接枝改性，改变传统物理改性工艺，利用三聚氰胺改性聚醚多元醇中高效、环保三聚氰胺基团均匀接枝在聚醚多元醇封端，微观结构中增加了三聚氰胺在聚氨酯中分散效果。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
聚醚多元醇、聚酯多元醇、三聚氰胺、三聚甲醛、匀泡剂、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、TPCP、液体石蜡。
氧指数分析仪、全自动聚氨酯泡沫灌装机、DZF6500 真空干燥箱、DF-101S 集热式加热磁力搅拌器。
1.2 试验步骤
将三聚氰胺、甲醛和有机溶剂按照摩尔比（1∶1∶3.5）加入到反应釜中，搅拌，得到多羟甲基三聚氰胺，加入一定量的聚醚多元醇，升高体系温度至60 ℃，真空状态下反应2 h，减压蒸馏脱除溶剂冷却出料，得到三聚氰胺改性的阻燃聚醚多元醇。将改性聚醚多元醇与MDI、TDI 等原料加入聚氨酯气雾罐中制备为改性聚氨酯泡沫填缝剂。
2 结果与讨论
2.1 改性三聚氰胺加入量对聚氨酯泡沫阻燃性能的影响
采用三聚氰胺改性聚醚多元醇作为主要聚醚多元醇时，考察了三聚氰胺改性聚醚多元醇的加入量对聚氨酯泡沫阻燃性能的影响，并通过聚氨酯泡沫的燃烧时的氧指数对其阻燃性能进行了考察。氧指数定义为试样在氧氮混合气体中保持连续燃烧所需的最低氧气体积分数，氧指数越小，说明其连续燃烧所需氧气的浓度越低，材料越易燃; 反之，氧指数越大，说明其连续燃烧所需氧气的浓度高，材料越不易燃。三聚氰胺加入量改性聚醚多元醇与聚醚多元醇的比例分别为0，2.5%，3%，3.5%，4%，4.5%。
从表1 中可以看出随着三聚氰胺改性聚醚多元醇与聚醚多元醇的比例增加，改性聚氨酯泡沫填缝剂的氧指数随之增加，当加入量增加至4.5%时，氧指数增加幅度减小，同时改性聚氨酯泡沫填缝剂的拉伸粘结强度也随之增加，这是由于当三聚氰胺改性聚醚多元醇加入量增大时，三聚氰胺的氨基与介质建形成氢键，增加了拉伸粘结强度，因此最佳三聚氰胺改性聚醚多元醇与聚醚多元醇的比例为4%时，合成的改性聚氨酯泡沫填缝剂具有最佳的氧指数和拉伸粘结强度。
2.2 异氰酸根与羟基比例对聚氨酯泡沫阻燃性能的影响
在改性三聚氰胺加入量最佳工艺条件基础上，进行了聚氨酯泡沫填缝剂中异氰酸根与羟基比例对聚氨酯泡沫阻燃性能的影响优化试验，考察了异氰酸根与羟基摩尔比分别为3.7, 4, 4.3, 4.6, 4.9 条件下，聚氨酯泡沫的氧指数变化，结果见表 2。
考察了聚氨酯泡沫填缝剂中异氰酸根与羟基比例对聚氨酯泡沫阻燃性能的影响，从表2 中可以看出，异氰酸根与羟基摩尔比由3.7 增加到4.9 时，聚氨酯泡沫的氧指数变化不明显，说明异氰酸根与羟基摩尔比对阻燃型能影响较小。从表中看出摩尔比在3.7 时拉伸粘结强度较差，这是由于聚氨酯泡沫喷出性较差，泡沫黏度大影响了拉伸粘结强度，继续增大比例，拉伸粘结强度随之增大，当比例大于4.6 时拉伸粘结强度开始变小，其原因为聚氨酯泡沫喷出时发生喷溅导致，因此最佳的异氰酸根与羟基摩尔比例为4.3。
3 结 论
利用三聚氰胺对聚醚多元醇进行接枝改性，成功制备了改性聚氨酯泡沫填缝剂，进一步探索，考察了改性三聚氰胺加入量和异氰酸根与羟基比例对聚氨酯泡沫阻燃性能的影响，最佳的制备条件为聚醚多元醇中改性三聚氰胺加入量为4%，异氰酸根与羟基摩尔比例为4.3，得到的改性聚氨酯泡沫填缝剂氧指数为29.8，拉伸粘结强度为285 kPa。本项目改变传统物理改性工艺，通过化学改性手段提升了聚氨酯泡沫填缝剂阻燃型能。
