[发明专利]一种蓖麻油基阻燃聚氨酯弹性体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子合成化学技术领域，涉及一种阻燃蓖麻油基聚氨酯弹性体的制备方法：该方法是通过对廉价可再生的蓖麻油进行改性，再以改性蓖麻油为原料，与多异氰酸酯反应制备蓖麻油基阻燃聚氨酯弹性体。

背景技术

由于石油资源的日益短缺和人们环保意识的不断加强可再生资源生产生物材料、化工原料和燃料越来越吸引人们的重视。含羟基的植物油或羟基化的植物油作为多元醇用于制备的聚氨酯完全符合环境保护的要求成为近年来在我国崭露头角的一种新型高分子材料。

蓖麻油作为一种天然的多羟基化合物，具有典型的不饱和脂肪酸甘油三酯结构。被广泛应用于胶粘剂、涂料、化妆品、油墨、聚氨酯等工业中。作为一种绿色可再生资源，蓖麻油基化合物具有潜在的生物降解性能．蓖麻油常被用作多元醇组分，与异氰酸酯反应生成聚氨酯弹性体、半硬质泡沫、或制备互穿聚合物网络，适量的蓖麻油可提高胶膜的拉伸强度、耐水性及耐热性。

蓖麻油是世界上十大油料和四大不可食用的油料作物之一，是一种天然脂肪酸的甘油三酸酯,脂肪酸中的主要成分为蓖麻油酸:CH₃(CH₂)₅CH(OH)=CH(CH₂)₇COOH约占90%，其次为油酸、亚油酸,是植物油中唯一含有羟基的植物油。有75%左右的该三甘油酯含三个蓖麻酰基,其余的三甘酯主要含两个蓖麻酰基和一个其它长链脂肪酰基。蓖麻油的羟基平均官能度是2.7左右,属于不干性油。

蓖麻油主要成分化学式如下

我国蓖麻油的年产量居世界第3位，来源丰富，蓖麻油基聚氨酯以天然可再生且价格低廉且的蓖麻油为原料,通过改性引入羟基，代替其他石油型多元醇,合成聚氨酯，可缓解石油资源的短缺,降低聚氨酯的成本。

聚氨酯弹性体以其优良的物理力学性能、声学性能、电学性能和耐化学性能,得到广泛应用。特别在家具、床具、运输、冷藏、建筑、绝热等部门使用得十分普遍,已经成为不可缺少的材料之一。但是近几十年来,聚氨酯材料的火灾事故频繁发生,材料的安全性问题变得越来越重要。它的易燃性在一定程度上限制它的应用。

DOPO(9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)是一种重要的有机磷阻燃剂中间体,近年来受到广泛关注。与添加型阻燃剂不同,DOPO分子中含有P-H键，可与不饱和键、羰基、环氧基等进行加成反应，生成各种DOPO衍生物。反应型DOPO基阻燃剂可以避免了阻燃剂的迁移，能很好的提高阻燃剂利用效率。

可膨胀石墨（EG）又可称为石墨层间化合物。EG在200℃左右通过层间化合物分解而开始膨胀,900℃左右达到最大值,膨胀倍率为280倍。膨胀后的石墨由原来的鳞片状变成密度很低的“蠕虫”状,形成了一个高效绝热、隔氧层。它不仅可以与磷系阻燃剂协同阻燃的作用，它在受热膨胀过程中还可以有效起到抗滴落的效果。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种阻燃蓖麻油基聚氨酯弹性体的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种阻燃蓖麻油基聚氨酯弹性体的制备方法，按照下述步骤进行：

（1）蓖麻油在80～160℃与阻燃剂DOPO(9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)发生双键加成反应，反应4-8h制得改性蓖麻油；

（2）将上述改性蓖麻油，在100～140℃下，抽真空除水2～4h，备用；

（3）除水后改性蓖麻油与二异氰酸酯,按R=CNO/OH=2～4(摩尔比)的比例混合，向100份混合物中，添加3～8份的200～500目可膨胀石墨，搅拌均匀，然后浇注到预热并涂有脱模剂的平板模具中，缓慢升温至50～100℃，恒温反应10～18h后，加压1～10MPa固化脱模；在室温下硫化7d，即得到蓖麻油基阻燃聚氨酯弹性体。

上述步骤（1）中所述蓖麻油是纯蓖麻油或是工业一级蓖麻油。工业一级蓖麻油是十八碳烯酸的甘油酯类化合物；其中纯蓖麻油含量占80%。

上述步骤（1）中DOPO(9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)结构式为：

上述步骤（1）中蓖麻油与DOPO的质量比为1：0.6。

上述步骤（1）中优选温度是100～140℃。

上述步骤（3）中反应温度优选温度是60～80℃。

上述步骤（3）中改性蓖麻油与二异氰酸酯,按R=CNO/OH=2～4(摩尔比)的比例混合均匀，优选R＝2.5～3.5。