一種阻燃多元醇的制備方法和應用技術

本發明專利技術提供了一種阻燃多元醇的制備方法和應用，屬于高分子化學、反應型阻燃劑、建筑保溫材料技術領域。該阻燃多元醇是采用五氧化二磷、水、環氧烷、三聚氰氯、多聚甲醛反應制得；其制備反應溫和，工藝簡單易操作，原料成本低，與目前制備磷酸酯類阻燃劑形成顯著對比；該阻燃多元醇用于阻燃聚氨酯泡沫塑料的制備。

【技術實現步驟摘要】
一種阻燃多元醇的制備方法和應用
本專利技術涉及一種阻燃多元醇的制備方法和應用，具體涉及一種用于制備阻燃聚氨酯泡沫塑料的磷氮協同阻燃多元醇的制備方法，屬于高分子化學、反應型阻燃劑、建筑保溫材料

技術介紹
聚氨酯高分子材料由于其優良的性能，已被廣泛的應用于許多
，如建筑、交通、家具、電器等行業。普通聚氨酯材料氧指數僅為17％，屬易燃材料，很容易引發火災，這就給人們的生命和財產安全帶來極大的隱患，向原料中添加阻燃劑是提高聚氨酯泡沫塑料阻燃性能最常用的方法。阻燃劑分為添加型和反應型兩大類，添加型阻燃劑是指不能與異氰酸酯或發泡助劑發生化學反應的阻燃劑，該類阻燃劑雖能改善聚氨酯的阻燃效果，但由于添加量較大，一方面降低了聚氨酯泡沫材料的機械性能，另一方面，隨時間的推移，該阻燃劑逐漸從材料中遷移析出，導致材料在使用過程中阻燃性能及物理力學性能進一步降低，并且對環境造成二次污染。反應型阻燃劑是指可以與異氰酸酯或發泡助劑發生化學反應的阻燃劑，由于該類阻燃劑以共價鍵方式連接到聚氨酯大分子結構中，因此，可有效克服添加型阻燃劑的上述缺陷。有機磷系阻燃劑具有低煙、無毒或低毒等優點,是符合環保要求的一類阻燃劑，與其它阻燃劑相比較，有機磷系阻燃劑具有突出的阻燃性能，為此，在阻燃市場上占有較大的份額。目前，工業上普遍使用的有機磷系阻燃劑是添加型阻燃劑，如磷酸三苯基酯、磷酸三乙酯、磷酸三異丙苯酯、磷酸三辛酯、甲苯基二苯基膦酸酯、磷酸三（β-氯乙基）酯、磷酸三（2，3-二溴丙基）酯、三（二溴苯基）磷酸酯等。磷系阻燃劑的阻燃機理可分三類：一是材料燃燒時的高溫使磷系阻燃劑生成了磷酸或聚磷酸，在表面上形成了高粘度的熔融玻璃質和致密的碳化層，隔斷熱和氧的傳遞；二是阻燃劑分解產生了PO·、HPO·自由基，這些自由基捕捉高分子燃燒時生成的H·、HO·自由基，從而中斷了連鎖燃燒反應；三是促進燃燒物表面形成多孔質的發泡碳化層，隔斷熱和氧的傳遞。每種磷系阻燃劑的阻燃均包含這三種機理，但究竟以哪種機理為主，由阻燃劑和燃燒物的結構來決定。氮系阻燃劑在燃燒受熱后分解，產生不燃性氣體，如NH3、H2NCN、N2、NO、NO2、CO2、H2O等，一方面可以稀釋空氣中的氧氣和高分子材料分解產生的可燃物的濃度；阻燃劑分解過程中也會吸熱，降低了材料的表面溫度，利于阻止燃燒；另一方面，氮系阻燃劑分解產生的氮氧化物可以捕捉自由基，抑制高聚物燃燒的連鎖反應，從而達到阻燃的目的。利用單一阻燃元素的阻燃劑制備的聚氨酯保溫材料，其阻燃能力常常不能滿足使用要求，為此，研究開發具有協同阻燃作用且具工業應用價值的反應型阻燃劑，對于阻燃聚氨酯
的發展具有重要的意義。
技術實現思路
本專利技術的技術任務之一是為了彌補現有技術的不足，提供一種阻燃多元醇制備方法，該制備反應條件溫和，工藝簡單易操作，原料成本低，技術成熟可靠。本專利技術的技術任務之二是提供該阻燃多元醇的用途，該阻燃多元醇用于阻燃聚氨酯保溫材料的制備。本專利技術的技術方案如下：1.一種阻燃多元醇的制備方法，由下列質量份的原料通過化學反應制得：五氧化二磷100水25-38催化劑1.8-2.0環氧烷420-600多聚甲醛9-12三聚氰胺11-17所述阻燃多元醇的制備方法，步驟如下：1）向反應器中加入五氧化二磷，啟動攪拌，在4-6min內加入水，升溫，將溫度保持在70-80℃下反應30-60min；2）在10-15min內加入環氧烷，加入催化劑，回流反應1h，升高反應溫度至130-140℃，保溫反應2h；加入多聚甲醛和三聚氰胺，保溫反應2h；3）在該溫度下，表壓為-0.1MPa減壓蒸餾1h，冷卻，出料，制得阻燃多元醇；所述催化劑選自下列之一：四乙基溴化銨、芐基三乙基氯化銨、四乙基氯化銨、芐基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨；所述環氧烷，選自下列之一：環氧丙烷、環氧氯丙烷。所述阻燃多元醇，為紅棕色透明液體，質量收率為94-98％，酸值為4.0-8.0mgKOH/g，粘度為4000-6000mPa.s。2.如上所述的制備方法制備的協同阻燃多元醇，用于阻燃聚氨酯泡沫塑料的制備。步驟如下：向模具中加入上述制備的協同阻燃多元醇、勻泡劑和水，攪拌均勻，制得組合料，加入多亞甲基多苯基多異氰酸酯，再加入催化劑五甲基二乙烯三胺和2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚，迅速攪拌均勻，室溫發泡成型，然后室溫熟化72h，制得阻燃聚氨酯泡沫塑料。上述阻燃聚氨酯泡沫塑料的制備，其原料的質量份如下：多元協同阻燃多元醇100勻泡劑2.5-3.0水2.1-3.0五甲基二乙烯三胺0.08-0.162,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚1.9-2.7所述組合料與多亞甲基多苯基多異氰酸酯的質量比為1.2-1.4:1所述阻燃聚氨酯泡沫塑料氧指數為22-24％，密度為0.035-0.040g/cm3。作為對比例，用聚醚多元醇4110替代上述制備協同阻燃多元醇，所得聚氨酯材料氧指數為17.2%。所述聚醚多元醇4110羥值為430mgKOH/g，25℃粘度為2500-4000mPa.s。所述多亞甲基多苯基異氰酸酯，粘度(25℃)為150～250mPa.s，游離異氰酸酯基（NCO）的質量分數為31.5％，該原料在煙臺萬華聚氨酯股份有限公司或當地的化工市場購得。勻泡劑硅氧烷-聚醚共聚物AK8803，購于南京德美世創化工有限公司。其他各種原料均為市售產品，在化工原料市場購得。本專利技術的協同阻燃多元醇的制備方法，技術上突出的特點是：（1）將價廉的五氧化二磷與水反應，生成含磷酸作為本專利技術制備阻燃多元醇引進磷元素的基礎反應；含磷酸一方面與多聚甲醛和三聚氰胺發生曼尼希反應，生成的中間體以及含磷酸在催化條件下與環氧烷發生加成反應，增加分子量，生成含三聚氰胺結構單元的反應型磷酸酯類多元醇，即磷氮共存聚合物多元醇，這是本申請重要的技術特征之一。磷酸酯類阻燃劑品種眾多，但多是以高活性、難操作的三氯化磷、三氯氧磷、五氯化磷為原料與酚醇反應制備，且生成物屬添加型阻燃助劑，例如用量較大的品種雙酚A-雙（二苯基磷酸酯）BDP、間苯二酚-雙（二苯基磷酸酯）RDP、磷酸三乙酯TEP、三-(β-氯乙基)-磷酸酯TCEP、三-(氯異丙基)-磷酸酯TCPP。本專利技術磷氮共存聚合物多元醇的制備反應溫和，易操作，與目前制備磷酸酯類阻燃劑形成顯著對比。（2）本專利技術一鍋反應，是制備磷氮共存聚合物多元醇另一個重要的技術特征。如上述技術方案所述，磷氮協同阻燃多元醇的制備是向五氧化二磷中加入水、環氧烷、催化劑、多聚甲醛和三聚氰胺反應制得。反應過程中除最后減壓蒸餾出水以外，并無其他廢液、廢氣、廢渣排出，對環境無污染，屬環境友新工藝。（3）本專利技術制備反應條件溫和，工藝簡單易操作，原料成本低，技術成熟可靠，實用化強，易于工業化生產。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術作進一步描述，但本專利技術的保護范圍不僅局限于實施例，該領域專業人員對本專利技術技術方案所作的改變，均應屬于本專利技術的保護范圍內。實施例1一種阻燃多元醇的制備方法1）向反應器中加入五氧化二磷100g，啟動攪拌，在4-6min內加入水25g，升溫，將溫度保持在70℃下反應30min；2）在10min內加入環氧氯丙烷420g，加入催化劑四乙基溴化銨1.8g，回流反應1h，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種阻燃多元醇的制備方法，其特征在于，由以下質量份的原料通過化學反應制得：五氧化二磷??????????100水?????????????????????25?38催化劑??????????????1.8?2.0環氧烷??????????????420?600多聚甲醛????????????9?12三聚氰胺????????????11?17所述催化劑選自下列之一：四乙基溴化銨、芐基三乙基氯化銨、四乙基氯化銨、芐基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨；所述環氧烷，選自下列之一：環氧丙烷、環氧氯丙烷。

【技術特征摘要】
1.一種阻燃多元醇的制備方法，其特征在于，由以下質量份的原料通過化學反應制得：步驟如下：1)向反應器中加入五氧化二磷，啟動攪拌，在4-6min內加入水，升溫，將溫度保持在70-80℃下反應30-60min；2)在10-15min內加入環氧烷，加入催化劑，回流反應1h，升高反應溫度至130-140℃，保溫反應2h；加入多聚甲醛和三聚氰胺，保溫反應2h；3)在該溫度下，表壓為-0.1MPa減壓蒸餾1h，冷卻，出料，制得阻燃多元醇；所述催化...

【專利技術屬性】
技術研發人員：匡軒，王剛，王志玲，駱玉成，魏琴，吳丹，
申請(專利權)人：濟南大學，
類型：發明
國別省市：山東;37