一種植物油基多元醇及其制備方法和應用技術

一種植物油基多元醇及其制備方法和應用，植物油基多元醇由桐油甲酯先經過雙氧水和甲酸環氧化制備環氧化桐油甲酯，然后與含有活潑氫的甲基磷酸二乙酯反應制得本質阻燃型植物油基多元醇，結構式為

Vegetable oil based polyol and preparation method and application thereof

A vegetable oil-based polyol and a preparation method and application of vegetable oil-based polyol by tung oil methyl ester after hydrogen peroxide and benzoic acid epoxidation for preparing epoxidized tung oil methyl ester, and then containing active hydrogen reaction of methyl ethyl phosphate two prepared flame retardant plant essence oil based polyol structure

【技術實現步驟摘要】
一種植物油基多元醇及其制備方法和應用
本專利技術屬于本質阻燃型植物油基多元醇
，主要涉及一種植物油基多元醇及其制備方法和應用。
技術介紹
隨著石油化石原料的大量消耗，伴隨著環境的日益惡化，生物質資源的開發利用越來越受到研究人員的關注。我國是油桐種植資源最豐富的國家，目前油桐種植面積約90萬畝。利用油桐種子榨取的油脂稱為桐油，我國桐油使用歷史達千年，一直是世界上最大的桐油生產國，目前年產桐油10萬噸左右，占世界桐油產量的80％左右和桐油國際貿易量的60％。研究開發油桐的深加工利用，增加桐油及其衍生物的附加值，是桐油產業發展的主要方向。利用桐油特殊的化學結構和活潑的化學性質，通過分子設計對其進行結構，開發具有環境友好功能的生物基高分子材料以替代石化原料。隨著合成技術和制造業的快速發展，國外桐油產品及應用領域已突破作為涂料，清漆等傳統家具制造領域，開始在電子行業、高級印刷油墨、合成樹脂、塑料行業、橡膠行業等應用。但是桐油基高分子材料仍存在阻燃性差、易燃燒等缺點，限制了合成產品的應用范圍，故擴大桐油的應用領域，研制阻燃型桐油基高分子材料已迫在眉睫。聚氨酯泡沫保溫材料是目前國際上性能最好的保溫材料。硬質聚氨酯泡沫具有質量輕、導熱系數低、耐熱性好、容易與其它基材粘結、燃燒不產生熔滴等優異性能。未經阻燃處理的聚氨酯泡沫材料是可燃物，燃燒時產生大量有毒煙霧，不僅給滅火帶來困難，還會影響到人們的身體健康和生命安全。因此對于硬質聚氨酯泡沫的耐熱性、阻燃型、無毒性的要求越來越高。各國家和地區出臺了大量的法規，特別是歐洲國家，規定聚氨酯泡沫材料的阻燃性能必須達到一定的標準才能生產，各種法規的出現大大推進了聚氨酯阻燃技術的發展。根據阻燃劑在聚氨酯中的化學反應性，按阻燃元素的引入方式將阻燃劑分為：添加型阻燃劑和反應型阻燃劑傳統的阻燃劑分為直線型的阻燃劑和雜環類的阻燃劑。將直線型的阻燃劑應用到高分子材料中不僅可以提高高分子材料的阻燃性能，還可以增強高分子材料的熱穩定性。磷酸酯類阻燃劑是聚氨酯泡沫塑料的常用阻燃劑。多磷酸酯類阻燃劑常溫下是液態，流動性好，利用方便，與多元醇相容性較好，如磷酸二乙酯具有較高的熱穩定性，作為反應型和添加型阻燃劑，合成的阻燃劑無鹵、無煙、無毒，不遷移，阻燃性能持久，使的體系更加穩定，被應用廣泛，效果顯著。不僅可以應用在聚氨酯泡沫保溫材料中，還可用于線性聚酯、聚酰胺、環氧樹脂、聚氨酯等多種高分子材料阻燃處理。國外已廣泛用于電子設備用塑料、銅襯里壓層、電路板等材料的阻燃。
技術實現思路
解決的技術問題：為了提高聚氨酯泡沫的阻燃性和阻燃持久性，本專利技術提供了一種用于硬質聚氨酯泡沫的植物油基多元醇及其制備方法和應用，利用環氧開環反應將磷酸二乙酯的阻燃基團引入到桐油甲酯的結構當中，減少了添加阻燃劑的成本，并將合成的本質阻燃型植物油基多元醇應用到硬質聚氨酯阻燃泡沫中，而且制備工藝簡單、操作方便。技術方案：一種植物油基多元醇，由桐油甲酯經環氧化反應之后再與磷酸二乙酯反應制得本質阻燃型植物油基多元醇，結構式如下：制備所述的用于阻燃型聚氨酯泡沫的本質阻燃型植物油基多元醇的方法，利用環氧開環反應將磷酸二乙酯的阻燃結構引入到桐油甲酯的結構當中所得到，反應方程式為：具體步驟為：將桐油甲酯、雙氧水和甲酸，按桐油甲酯中的雙鍵與雙氧水和甲酸的摩爾比為1:2:0.5混合，以與桐油甲酯質量相同的甲苯作溶劑，通過環氧化反應得到環氧化桐油甲酯，所述環氧化反應的反應溫度為40-80℃，反應時間為3-6h；反應結束之后分離出體系中的雙氧水、水和酸；環氧化桐油甲酯再與磷酸二乙酯在等于環氧桐油甲酯質量的0.1％的三苯基磷的催化條件下，用與環氧化桐油甲酯質量相等的甲苯做溶劑，反應溫度為60-100℃，反應時間為4-6h即可得到，所述環氧化桐油甲酯中的環氧鍵和磷酸二乙酯的摩爾比為1:1.2。上述植物油基多元醇在阻燃型硬質聚氨酯泡沫中的應用，先將組合多元醇和助劑攪拌使其混合均勻，然后再與異氰酸酯攪拌10～20s，發泡時，按NCO/OH的摩爾比為1.05～1.3的比例配制，轉速2000～3000r/min，倒入模具中，熟化48h；各原料以質量份計為：組合多元醇100份；異氰酸酯130份；助劑為：聚氨酯泡沫穩定劑1～2份，胺類催化劑1～2份，水1～2份，發泡劑10～30份；所述組合多元醇的有效成分為本質阻燃型植物油基多元醇。上述胺類催化劑為：N,N-二甲基環己胺。上述組合多元醇還包括聚醚4110，本質阻燃型植物油基多元醇與聚醚4110的質量比為2:3。上述聚氨酯泡沫穩定劑為硅型泡沫穩定劑。上述異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二甲苯二異氰酸酯或多次甲基多苯基多異氰酸酯。上述發泡劑為HCFC-141b、環戊烷、異戊烷、HFC-245fa或HFC-365mfc中的任選一種或多種以任意比例的混合物。有益效果：本質阻燃型植物油基多元醇利用環氧開環反應將磷酸二乙酯的阻燃基團引入到桐油甲酯的結構當中，合成的結構阻燃型植物油基多元醇含有多個活性羥基和組合多元醇具有較好的相容性，提高了組合料的儲存穩定性。合成的本質阻燃型植物油基多元醇應用到阻燃型硬質聚氨酯泡沫中，由于分子結構中含有磷元素，提高了泡沫的熱穩定性和阻燃性能。把磷元素通過環氧開環反應引入到桐油基多元醇的分子結構當中，降低了添加阻燃劑的成本，本專利技術的本質阻燃型植物油基多元醇，因阻燃元素磷存在于多元醇的分子結構當中，具有抗遷移性能，制備的阻燃型聚氨酯泡沫具有較高的阻燃性和阻燃的持久性；氧指數可以達到23～26％。在工程建筑、管道運輸以及一些特殊的場合具有廣泛的應用前景。附圖說明圖1為桐油甲酯的紅外光譜圖；圖2為本質阻燃型植物油基多元醇的紅外光譜圖；從圖1中可知：3014.59cm-1處是C＝C的紅外特征吸收峰；2927.11cm-1、2855.41cm-1處分別是甲基、亞甲基的伸縮振動吸收峰；1741.04cm-1是植物油基長鏈結構中的酯羰基。圖2中3420.63cm-1處為-OH的振動吸收峰；2929.29cm-1、2856.49cm-1處為甲基、亞甲基的伸縮振動吸收峰；1739.04cm-1是植物油基長鏈結構中的酯羰基；1173.5cm-1，1246.08cm-1處為P＝O的吸收峰；1045.42cm-1，1077.81cm-1處為中P-O-C的特征吸收峰說明經過環氧化和開環反應，成功的將磷酸酯阻燃基團引入桐油甲酯的長鏈結構上。具體實施方式下面以具體實施例作進一步說明：本專利技術中所有原料皆為市售，以下實施例中若無特別指明，皆為質量份。本專利技術對桐油進行一系列的改性得到本質阻燃型植物油基多元醇。所制得本質阻燃型植物油基多元醇與市售多元醇、異氰酸酯以及其它助劑，通過一步發泡法制得阻燃型硬質聚氨酯泡沫；主要方案包括以下兩方面的內容：一、制備上述的本質阻燃型植物油基多元醇的方法通過分子設計，制備上述的本質阻燃型植物油基多元醇的方法，利用環氧開環反應將磷酸二乙酯的阻燃基團引入到桐油甲酯的結構當中，合成的本質阻燃型植物油基多元醇含有多個活性羥基，反應方程式為：更具體的制法為，以質量份計：取60質量份環氧化桐油甲酯和0.06質量份的三苯基膦于250mL四口燒瓶中，加入60質量份的甲苯作溶劑，然后用恒壓滴液漏斗在30min之內滴加25本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種植物油基多元醇，其特征在于由桐油甲酯經環氧化反應之后再與磷酸二乙酯反應制得本質阻燃型植物油基多元醇，結構式如下：

【技術特征摘要】
1.一種植物油基多元醇，其特征在于由桐油甲酯經環氧化反應之后再與磷酸二乙酯反應制得本質阻燃型植物油基多元醇，結構式如下：2.權利要求1所述植物油基多元醇的制備方法，其特征在于步驟為：將桐油甲酯、雙氧水和甲酸，按桐油甲酯中的雙鍵與雙氧水和甲酸的摩爾比為1:2:0.5混合，以與桐油甲酯質量相同的甲苯作溶劑，通過環氧化反應得到環氧化桐油甲酯，所述環氧化反應的反應溫度為40-80℃，反應時間為3-6h；反應結束之后分離出體系中的雙氧水、水和酸；環氧化桐油甲酯再與磷酸二乙酯在等于環氧桐油甲酯質量的0.1％的三苯基磷的催化條件下，用與環氧化桐油甲酯質量相等的甲苯做溶劑，反應溫度為60-100℃，反應時間為4-6h即可得到，所述環氧化桐油甲酯中的環氧鍵和磷酸二乙酯的摩爾比為1:1.2。3.權利要求1所述植物油基多元醇在阻燃型硬質聚氨酯泡沫中的應用，其特征在于：先將組合多元醇和助劑攪拌使其混合均勻，然后再與異氰酸酯攪拌10～20s，發泡時，按NCO/OH的摩爾比為1.05～1.3的比例配制，轉速2000～3000r/min，倒入模具中，熟化48h；各原...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周永紅，鄭敏睿，張猛，胡立紅，
申請(專利權)人：中國林業科學研究院林產化學工業研究所，
類型：發明
國別省市：江蘇,32