[发明专利]制备结构型阻燃蓖麻油基聚酯多元醇的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构型阻燃蓖麻油基聚酯多元醇的制备及其在聚氨酯泡沫中的应用，主要涉及阻燃型蓖麻油基聚酯多元醇的制备、并作为多元醇组分在聚氨酯泡沫中的应用。

 

背景技术

聚氨酯是一类分子链中含有氨基甲酸酯基团（-NHCOO-）的高聚物。随着合成时原料、助剂及工艺条件的不同，可以合成性能各异的产品，诸如泡沫塑料、橡胶、涂料、粘合剂、弹性纤维等。聚氨酯泡沫是目前世界上性能最佳的绝热保温材料，由于欧美等发达国家高度重视建筑节能，所以在这些国家，聚氨酯硬泡已被广泛用于建筑物的屋顶、墙体、天花板、地板、门窗等。但是，聚氨酯泡沫塑料的密度小，比表面积大，与非泡沫材料相比更容易燃烧，燃烧和分解产生大量的有毒烟雾。遇火会燃烧并分解，燃烧时热释放量大，产生大量有毒烟雾，对人体健康和环境都有很坏的影响。因此，硬质聚氨酯泡沫塑料的耐燃性、安全性，已成为能否用于保温材料的重要技术指标。各国政府也相继颁布法令和法规，明确规定某些场合下，聚氨酯材料的使用一定要达到一定的阻燃标准，各种法规的出台大大推进了阻燃技术的发展。  

目前的聚氨酯材料的阻燃主要分为两种，一种是通过添加型阻燃材料；另一种是分子结构中含有阻燃结构的反应型阻燃材料。添加阻燃剂如卤代磷酸酯、氯化石蜡、氢氧化铝等往往会使材料的物理机械性能大幅下降，并且随着添加时间的延长，材料中的阻燃剂会发生迁移从而使得材料的阻燃性能下降。

反应型阻燃是将阻燃元素磷或卤通过化学反应同时或分别导入多元醇中，而是聚氨酯泡沫材料具有阻燃性能反应型阻燃剂作为一种反应成分参与反应，对材料影响性能小，它稳定的结合到聚氨酯基体中，使聚氨酯本身含有阻燃成分，不会在长期使用过程析出而降低阻燃性能。 美国专利4214055、3953393使用氯乙烯、偏氯乙烯、苯乙烯、丙烯晴中两种或两种以上混合单体共聚制备的阻燃聚合多元醇，并用其制备阻燃聚氨酯泡沫。但聚乙烯、偏氯乙烯的均聚物和共聚物是不稳定的，在发泡过程中放出有毒的HCl气体，对发泡设备具有腐蚀性；美国专利US 5250581公开了用三溴苯乙烯和丙烯腈混合单体共聚制备阻燃多元醇，其制得的聚氨酯泡沫塑料具有一定的阻燃性，但三溴苯乙烯合成困难、价格高。专利200910024675.9公开了一种结构型阻燃蓖麻油基多元醇；但是其制备过程要经过溴化反应，对反应条件要求比较苛刻。由于反应型阻燃剂是阻燃元素参与聚氨酯的合成反应，参与聚氨酯材料主链结构中，显示出高阻燃性且性能稳定。

发明内容

本发明的目的是利用醇解蓖麻油和四溴苯酐进行酯化得到蓖麻油基聚酯多元醇，提高以其做原料制备聚氨酯泡沫的阻燃性能。

本发明的技术方案为：一种制备所述的结构型阻燃蓖麻油基聚酯多元醇的方法，将蓖麻油与小分子醇在碱性催化剂存在下发生醇解反应，然后在酯化催化剂存在下与四溴苯酐进行酯化反应，得到阻燃型蓖麻油基聚酯多元醇，羟值为100~450mg/g KOH，酸值在≤1.5mg/g KOH，溴的含量为5~30wt%。。

所述蓖麻油羟值为120-180mgKOH/g，碘值80-110。

所述的醇解的反应温度为150~260℃，反应时间为1~6小时，反应时蓖麻油与小分子醇的摩尔比为1：0.1~4。

酯化反应的反应温度为150℃~250℃，反应时间为1~12小时，醇解蓖麻油与四溴苯酐的醇酸比为1~4：1。

醇解反应所采用的碱性催化剂为碱金属氢氧化物、金属的烷氧化物、金属氧化物或有机胺中的任意一种，用量为蓖麻油与小分子醇的质量总和的0.1~1.5%。

所述的碱金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂中任一；所述的金属的烷氧化物为甲醇钠、乙醇钠、甲醇钾或甘油醇钾中任一；所述的金属氧化物为氧化锌或氧化铅；所述有机胺为二甲胺、二乙胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺或三异丙醇胺中任一。

所述的酯化催化剂为对甲苯磺酸、固体酸、钛酸四甲酯、钛酸四乙酯、钛酸四丙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯或氧化锌中任一，催化剂用量为总物料的0.1-1.0%。

所述醇解反应采用的小分子醇为二甘醇、三甘醇、乙二醇、丙三醇、丙二醇、季戊四醇、木糖醇、山梨醇、三羟基甲基丙烷、三乙醇胺中的一种或一种以上任意比例的混合物。

所述的结构型阻燃蓖麻油基聚酯多元醇在聚氨酯泡沫中的应用。

 

有益效果：