阻燃多元醇制法及其制備的聚氨酯泡沫和聚氨酯泡沫制法的制作方法

文檔序號：12814771閱讀：259來源：國知局

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本發(fā)明屬于化工合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種阻燃多元醇制法及其制備的聚氨酯泡沫和聚氨酯泡沫制法。

背景技術(shù)：

阻燃多元醇是分子中帶有阻燃元素或者基團(tuán)的多元醇，一般傳統(tǒng)的多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇，一般都是由容易燃燒的石油產(chǎn)物或生物基原料制成的，應(yīng)用于聚氨酯泡沫保溫材料中，由于制備的聚氨酯泡沫的密度比較小，有很多的孔狀結(jié)構(gòu)，而且本身沒有阻燃效果，燃燒時(shí)放出大量的熱和有毒的煙霧，影響人們的身體健康和生命安全。在國家法規(guī)和消費(fèi)者要求越來越高的情況下，對制備阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫材料提出了很高的要求。

傳統(tǒng)的制備阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫材料的方法為添加阻燃劑，添加型阻燃劑的加入量比較大，阻燃性能也不是太好，而且添加型阻燃劑有一個(gè)缺點(diǎn)是時(shí)間久了易遷移出來，降低了阻燃的持久性。而對于更高級別的阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫，單純靠添加阻燃劑的方法，阻燃效果很難達(dá)到，而且添加大量的阻燃劑，嚴(yán)重影響了聚氨酯泡沫保溫材料的力學(xué)性能，甚至?xí)鹁郯滨ヅ菽氖湛s，嚴(yán)重影響了使用。而反應(yīng)型阻燃多元醇，由于是本質(zhì)阻燃，阻燃元素存在于分子的結(jié)構(gòu)中，阻燃元素不易遷移出來，能提高阻燃的持久性，而且在阻燃要求比較高的場合，可以達(dá)到b1級阻燃級別。

各個(gè)國家的研究者對阻燃多元醇進(jìn)行了大量的研究，阻燃多元醇中引入單一的阻燃元素，單一的阻燃元素引入的量比較少，與多種阻燃元素協(xié)同作用相比較，含單一的阻燃元素的多元醇的阻燃效果較差。因此通過引入多種阻燃元素制備成協(xié)同阻燃多元醇，在氣相、固相、液相中協(xié)同阻燃，達(dá)到很好的阻燃效果，制備的阻燃多元醇具有很高的市場價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種阻燃多元醇的制備方法，采用結(jié)構(gòu)改性的方法，把阻燃基團(tuán)硼、氮、磷、酚醛基引入到阻燃多元醇中，制備成高阻燃的阻燃多元醇；本發(fā)明同時(shí)提供了添加阻燃多元醇的聚氨酯泡沫及其制備方法，科學(xué)合理、簡單易行。

本發(fā)明所述的阻燃多元醇的制備方法，步驟如下：

(1)將苯酚、硼酸和催化劑加熱升溫至溫度180-220℃，反應(yīng)6-8h，得到中間產(chǎn)物a；

(2)將中間產(chǎn)物a、二乙醇胺、固體甲醛和三羥甲基三聚氰胺在60-90℃下反應(yīng)3-6h，70-100℃下減壓除水至水分含量小于0.2％，然后120℃通入環(huán)氧丙烷，通完后保壓1h，保壓完畢120℃抽真空1h，得到中間產(chǎn)物b；

(3)將中間產(chǎn)物b和甲醇混合均勻，然后加入五氧化二磷，在80-100℃下反應(yīng)4-8h，然后60℃通入環(huán)氧丙烷，通完后100℃保壓1h，保壓完畢，100℃抽真空1h，得阻燃多元醇。

步驟(1)中以重量份數(shù)計(jì)，

苯酚940-1000份

硼酸160-185份

催化劑1-3份。

步驟(1)中所述的催化劑為甲醇鈉、三乙醇胺、氫氧化鉀或單丁基氧化錫中的一種。

步驟(2)中以重量份數(shù)計(jì)，

步驟(3)中以重量份數(shù)計(jì)，

添加本發(fā)明所述的阻燃多元醇的聚氨酯泡沫，由a組分和b組分以重量比a：b＝100:120-250組成，其中，

a組分，以重量份數(shù)計(jì)：

b組分為異氰酸酯。

所述的胺類催化劑為三亞乙基二胺、n，n-二甲基環(huán)己胺、70％雙(二甲氨基乙基)醚的一縮二丙二醇溶液、三乙醇胺、二甲基芐胺、五甲基二亞乙基三胺、異丙醇胺或季銨鹽中的一種或幾種，錫類催化劑為二月桂酸二正丁基錫或辛酸亞錫中的一種或兩種。

所述的三聚催化劑為70％辛酸鉀二乙二醇溶液、醋酸鉀乙二醇溶液、tmr-2或1,3,5-三(二甲氨基丙基)六氫三嗪中的一種或幾種。

所述的聚氨酯泡沫穩(wěn)定劑為硅型泡沫穩(wěn)定劑，發(fā)泡劑為hcfc-141b、環(huán)戊烷、甲酸甲酯、hfc-245fa或hfc-365mfc中的一種或幾種，異氰酸酯為二甲苯二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯或多次甲基多苯基多異氰酸酯中的一種或幾種。

聚氨酯泡沫穩(wěn)定劑是硅型泡沫穩(wěn)定劑，德國薩公司：b8464、b8481、b8474、b8471、b8481等；德美世創(chuàng)公司生產(chǎn)的泡沫穩(wěn)定劑ak8805、ak8815、ak8812、ak8809等，泡沫穩(wěn)定劑可以是上述之一，也可以是兩種或兩種以上的任意復(fù)配。

異氰酸酯的選擇：甲苯二異氰酸酯、二甲苯二異氰酸酯、多次甲基多苯基多異氰酸酯(papi)，優(yōu)選papi，商品牌號為：bayer公司的desmodurn、44v20l等；煙臺萬華聚氨酯股份有限公司的pm2010等。

本發(fā)明所述的聚氨酯泡沫的制備方法，其特征在于步驟如下：

(1)阻燃多元醇和發(fā)泡劑混合均勻，然后加入胺類催化劑或胺類催化劑和錫類催化劑的混合物與聚氨酯泡沫穩(wěn)定劑、三聚催化劑、水，攪拌均勻，制得a組分；

(2)a組分與b組分的異氰酸酯在高速攪拌的條件下攪拌20-30s，轉(zhuǎn)速2000-3000r/min，倒入模具中，熟化48h，即得。

本發(fā)明由硼酸和苯酚反應(yīng)得到硼酸酯，硼酸酯再與甲醛、三羥甲基三聚氰胺、二乙醇胺反應(yīng)，真空脫水至水分含量小于0.2％，通入環(huán)氧丙烷反應(yīng)，然后加入甲醇和五氧化二磷反應(yīng)，最后通入環(huán)氧丙烷直到酸值≤2mgkoh/g，得到阻燃多元醇。

以異氰酸酯和制備的阻燃多元醇與為主要原料，發(fā)泡時(shí)，聚氨酯泡沫所用兩種原料異氰酸酯與多元醇按nco/oh的摩爾比為1.2-2.5的比例配制。首先把阻燃多元醇和發(fā)泡劑以中低速攪拌的條件下混合均勻，然后加入泡沫穩(wěn)定劑、催化劑和水，攪拌均勻。取混合均勻的組合料再與異氰酸酯在高速攪拌的條件下攪拌20-30s，轉(zhuǎn)速2000-3000r/min，倒入模具中，熟化48h。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

1、此阻燃多元醇由硼、氮、磷、酚醛基協(xié)同阻燃，阻燃多元醇采用結(jié)構(gòu)改性的方法，把含有阻燃元素硼、氮、磷、酚醛基加到阻燃多元醇結(jié)構(gòu)中，用于合成阻燃型硬質(zhì)聚氨酯泡沫，具有更高的阻燃性，氧指數(shù)可以達(dá)到27-32％，在建筑、保溫及一些特殊的場合具有廣泛的應(yīng)用前景。

2、發(fā)泡過程中發(fā)現(xiàn)阻燃多元醇的乳化性能和反應(yīng)活性比一般的硬泡聚醚、聚酯多元醇要好，與發(fā)泡劑有良好的相容性，透明度比較好。

3、由于阻燃多元醇官能度比較高，制備的聚氨酯泡沫具有優(yōu)良的力學(xué)性能。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

本發(fā)明中所有原料皆為市售，以下實(shí)施例中若無特別指明，皆為重量份。

實(shí)施例1

稱取940重量份的苯酚、160重量份的硼酸、1.0重量份的甲醇鈉，加熱升溫至溫度180℃，反應(yīng)6h，得到中間產(chǎn)物a。反應(yīng)完畢后稱取中間產(chǎn)物a168重量份、400重量份的二乙醇胺、110重量份的固體甲醛，50重量份三羥甲基三聚氰胺在60℃下反應(yīng)3h，反應(yīng)完畢后70℃下減壓除水至水分含量小于0.2％，然后把溫度升至120℃，通入60重量份環(huán)氧丙烷，通完后保壓1h，保壓完畢120℃抽真空1h，得到中間產(chǎn)物b。稱取中間產(chǎn)物b90重量份、50份的甲醇混合均勻、然后加入50重量份的五氧化二磷，在80℃下反應(yīng)4h，然后60℃通入250重量份的環(huán)氧丙烷，通完后100℃保壓1h，保壓完畢，100℃抽真空1h，得阻燃多元醇，酸值≤2mg/g。

阻燃多元醇和發(fā)泡劑混合均勻，然后加入胺類催化劑或胺類催化劑和錫類催化劑的混合物與聚氨酯泡沫穩(wěn)定劑、三聚催化劑、水，攪拌均勻，制得a組分；a組分與b組分的異氰酸酯在高速攪拌的條件下攪拌20s，轉(zhuǎn)速2000r/min，倒入模具中，熟化48h，即得。