[发明专利]一种磷氮协同阻燃聚合物多元醇的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种磷氮协同阻燃聚合物多元醇的制备方法及其应用。具体合成步骤如下：在氮气气氛下，将六氯环三磷腈溶解到有机溶剂中，加入缚酸剂和单元胺，反应一段时间后，将二元胺加入到溶液中，然后升温反应，过滤得到无色透明的溶液，在高温下蒸馏得到白色固体状态的磷腈化合物；将磷腈化合物和多元醛加入到聚醚多元醇中，在高温下反应一段时间后，脱出残余多元醛得到乳白色聚合物多元醇。本发明所制备的阻燃聚合物多元醇，固含量高、粘度低，磷氮含量高，以阻燃聚合物多元醇制备的聚氨酯泡沫阻燃效果好，氧指数达30％左右，燃烧时发烟量低。

技术领域

本发明属于聚氨酯合成材料领域，具体涉及一种磷氮协同阻燃聚合物多元醇的制备方法及其在聚氨酯泡沫合成的应用。

背景技术

聚氨酯泡沫广泛应用于汽车、轮船、飞机、家具等领域，但是由于聚氨酯泡沫氧指数低，容易燃烧，并且释放出大量的有毒气体，给人们的生命财产安全带来了巨大的危害，因此研发一种有阻燃功能的聚氨酯泡沫材料具有重要的意义。

目前常用的阻燃方法是在聚氨酯泡沫的原料聚醚多元醇中引入磷、氮、卤素等具有阻燃功能的元素，主要分为添加型和反应型两类。添加型是将含阻燃元素的阻燃剂直接添加到聚醚多元醇中，此方法简单方便，成本较低，但是为了达到阻燃的效果，阻燃剂用量大，同时直接添加会导致阻燃剂在聚氨酯泡沫中分布不均，容易迁移流失，从而导致聚氨酯泡沫在使用一段时间后阻燃性能大幅下降。反应型是在合成聚醚多元醇或聚合物多元醇时将阻燃元素引入到产品中，由于阻燃元素是通过化学键与产品直接相连，因此阻燃元素分布均匀，不易迁出，在用量较少时就有较好的阻燃效果。

目前常用的阻燃元素包括卤素、氮、磷、硼、硅等，其中卤素价格便宜，工艺简单，目前已经有工业化的产品，但是其在燃烧时会释放大量的有毒气体卤化氢，不仅对人们的身体健康有巨大的危害，严重时还会导致人窒息死亡。磷、氮两种元素不仅具有更好的阻燃效果，而且在燃烧时不会释放有毒气体，因此含磷氮元素时未来阻燃领域的主要发展方向。含磷有机物在燃烧时会生成含磷的酸，能使含碳有机物脱水，从而形成比较致密的炭层，阻碍氧气的扩散，从而达到阻燃的效果。含氮有机物在燃烧时会释放含氮的不燃气体，不仅可以阻碍氧气的扩散，而且还能降低材料表面的温度，从而达到阻燃的效果。磷氮协同阻燃聚合物多元醇能综合两者的优点，具有更好的阻燃效果。

CN1346836A公开了一种纳米级难燃聚合物聚醚多元醇及其制备方法和应用，将三聚氰胺、氰基胍、甲醛单体分散或局部接枝到高活性聚醚多元醇结构中，此方法工艺简单，但是产品不仅固含量低，而且仅含有氮元素，阻燃效果差。CN110527079A公开了一种添加醇胺的阻燃聚醚多元醇及其制备方法，以醇胺和二氯化磷酸苯酯为起始原料与1,4-二氧六环反应合成阻燃聚醚多元醇，这种方法制备的阻燃聚醚多元醇虽然同时具有磷氮两种阻燃元素，但是聚醚多元醇中含有磷酸酯，磷酸酯遇水容易分解，能极大降低材料的力学性能。CN104262607A公开了一种以三聚氰胺为基本征结构的阻燃聚醚多元醇及其制备方法，将三聚氰胺与甲醛反应生成多羟甲基三聚氰胺，再和多元醇起始剂一起与环氧氯丙烷反应生成阻燃聚醚，但是此产品含有氯元素，燃烧时会有HCl等有毒气体产生。CN1583829公开了一种用三聚氰胺制备阻燃聚醚的方法，首先将三聚氰胺与甲醛反应，产物再与醇胺反应制得三聚氰胺溶液，然后以聚醚多元醇为反应介质，小分子醇为分散剂，将三聚氰胺溶液与异氰酸酯反应，得到阻燃聚醚多元醇产品。此方法不仅工艺复杂，工业化生产难度较大，而且阻燃聚醚多元醇仅含有氮元素，阻燃效果较差。

发明内容

为解决现有技术存在的聚氨酯泡沫容易燃烧，而添加型阻燃剂分布不均，容易流失，阻燃效果差的问题，本发明提供了一种磷氮协同阻燃聚合物多元醇的制备方法，所制备的阻燃聚合物多元醇固含量高、粘度低，磷氮含量高，以阻燃聚合物多元醇制备的聚氨酯泡沫阻燃效果好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种磷氮协同阻燃聚合物多元醇的制备方法，通过在高活性聚醚多元醇中，将磷腈化合物与多元醛发生缩聚反应，形成含磷氮元素的聚合物，并均匀分散在聚醚多元醇中。