[发明专利]一种聚氨酯泡沫阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯泡沫阻燃剂技术领域，主要涉及9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物-4-[(苯胺)甲基]苯阻燃剂的合成方法及其在阻燃型硬质聚氨酯泡沫中的应用。

背景技术

9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物是一种优良的聚氨酯泡沫阻燃剂，可以应用在聚氨酯泡沫保温材料中，9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）及其衍生物由于分子结构中含有联苯环和菲环结构，特别是侧磷基团以环状O=P-O键的方式引入，比一般的、未成环的有机磷酸酯热稳定性和化学稳定性高，阻燃性能更好。DOPO及其衍生物可作为反应型和添加型阻燃剂，合成的阻燃剂无卤、无烟、无毒，不迁移，阻燃性能持久。可用于线性聚酯、聚酰胺、环氧树脂、聚氨酯等多种高分子材料阻燃处理。国外已广泛用于电子设备用塑料、铜衬里压层、电路板等材料的阻燃。

聚氨酯泡沫是目前世界上性能最佳的绝缘保温材料，也是很好的隔音材料，在节能环保要求越来越重视的今天，聚氨酯泡沫作为保温材料被广泛应用在冰箱、屋顶、天花板、墙体、冷库、地板等。但是聚氨酯泡沫的密度比较小，有很多的孔状结构，与非泡沫材料相比更容易燃烧，燃烧时放出大量的热和有毒的烟雾，影响人们的身体健康和生命安全。因此硬质聚氨酯泡沫的耐热性、阻燃型，已成为聚氨酯泡沫材料的重要的技术指标。各个国家和地区出台了大量的法规，规定聚氨酯泡沫材料的阻燃性能必须达到一定的标准才能生产，各种法规的出现大大推进了聚氨酯阻燃技术的发展。

传统的阻燃剂分为直线型的阻燃剂和杂环类的阻燃剂，直线型的阻燃剂的热稳定性小，含有苯环、杂环等环状结构的阻燃剂的热稳定性好，应用到高分子材料中不仅提高高分子材料的阻燃性能，而且提高高分子材料的热稳定性，因此含有杂环类的阻燃剂具有更加优良的阻燃性能。

各个国家的研究者对DOPO进行了大量的研究，但是由于DOPO成本高，限制了DOPO阻燃剂的应用，通过在DOPO上加上苯胺和苯甲醛，可以大大减少阻燃剂的成本，而且苯环的存在增强了热稳定性和阻燃性，氨基的存在使得9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物-4-[(苯胺)甲基]苯能与异氰酸酯反应形成共价键，形成反应型阻燃剂，大大提高了阻燃的持久性。

发明内容

解决的技术问题：为了提高硬质聚氨酯泡沫的阻燃性，本发明提供了一种聚氨酯泡沫阻燃剂及其制备方法和应用，采用Mannich反应，把苯胺和苯甲醛引入到9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）阻燃剂结构中，降低了阻燃剂的成本，并将合成的9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物-4-[(苯胺)甲基]苯应用到硬质聚氨酯阻燃泡沫中。

技术方案：一种聚氨酯泡沫阻燃剂，由9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，苯胺和苯甲醛反应得到，结构式如下：

制备所述的用于阻燃型硬质聚氨酯泡沫的蓖麻油基阻燃多元醇的方法，采用Mannich反应，把苯胺和苯甲醛引入到9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）阻燃剂结构中，得到9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物-4-[(苯胺)甲基]苯，反应方程式为：

聚氨酯泡沫阻燃剂的制备方法，步骤为：

步骤一：将80～100质量份的苯胺、100～110质量份的苯甲醛混合均匀，在通氮气的环境中加热升温至温度50～60℃，反应4～6h，得到2-[(苯亚胺基甲基)]苯，用溶剂结晶，所用的溶剂为甲醇或乙醇；

步骤二：将步骤一中得到的中间产物2-[(苯亚胺基甲基)]苯40～60质量份、60～80质量份的DOPO、500质量份的四氢呋喃混合均匀，在通氮气的环境中，在50～70℃下反应11～12h，用冷的四氢呋喃清洗三次得最终产物9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物-4-[(苯胺)甲基]苯。