阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物及其合成方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物及其合成方法,屬于聚氨酯材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為：

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物及其合成方法
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物及其合成方法,屬于聚氨酯材料

技術(shù)介紹
阻燃一直是聚氨酯泡沫行業(yè)面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。防火對(duì)保溫材料本身的要求更加嚴(yán)格，建筑防火設(shè)計(jì)措施越來(lái)越規(guī)范，聚氨酯泡沫在建筑保溫、隔音領(lǐng)域的應(yīng)用受到制約，特別是GB50016-2014于2015年5月1日實(shí)施以來(lái)，聚氨酯外墻保溫市場(chǎng)持續(xù)下滑。在客車(chē)領(lǐng)域，GB38262-2019客車(chē)內(nèi)飾材料的燃燒特性于2020年7月1日?qǐng)?zhí)行，其規(guī)定了聚氨酯座椅水平燃燒為A0級(jí)別，垂直燃燒≤100mm/min；聚氨酯保溫降噪材料除水平/垂直燃燒外，還需要氧指數(shù)滿(mǎn)足25％、28％。在火車(chē)領(lǐng)域：高鐵和普列的座椅，阻燃性能氧指數(shù)分別要求達(dá)到28％(TBT3237-2010動(dòng)車(chē)組用內(nèi)裝材料阻燃技術(shù)條件)和26％(TBT3138-2006機(jī)車(chē)車(chē)輛阻燃材料技術(shù)條件)，大大的提高了行業(yè)準(zhǔn)入門(mén)檻。如何提高聚氨酯泡沫材料的阻燃性能一直是業(yè)內(nèi)研究的熱點(diǎn)。聚氨酯泡沫是由異氰酸酯和多元醇雙組份反應(yīng)成型的，目前提高聚氨酯泡沫塑料阻燃的研究都集中在多元醇組分。主要是通過(guò)以下三種方式：1、在多元醇組分中添加磷系或者鹵素液體阻燃劑，存在影響泡沫物理性能、阻燃劑遷移等問(wèn)題；2、開(kāi)發(fā)帶有磷、氮、鹵素等阻燃元素的多元醇，存在物理性能較差、阻燃效果不理想、成本高的問(wèn)題；3、添加可膨脹石墨、氫氧化鋁等固體阻燃劑來(lái)實(shí)現(xiàn)阻燃的，產(chǎn)品與工藝面較窄?，F(xiàn)有對(duì)異氰酸酯和溴元素的結(jié)合研究中，存在工藝繁雜、成本高、溴含量低等諸多問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)解決了聚氨酯泡沫材料阻燃性較差的問(wèn)題，提供一種阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物及其合成方法，其阻燃效果好、可以降低聚醚多元醇組分中物理阻燃劑添加量，實(shí)現(xiàn)在阻燃的同時(shí)降低VOC與氣味的目的。阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物，其特殊之處在于其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為：n(X)NCO-Ar-CH2-Ar-NCO(X)n，其中，Ar是苯環(huán)，n為1-4，X為Br或者Cl；所述阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：所述阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：所述阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：本專(zhuān)利技術(shù)的阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物的合成方法，其特殊之處在于包括以下步驟：采用含溴苯胺類(lèi)單體小分子和甲醛進(jìn)行縮合反應(yīng)，依次經(jīng)過(guò)鹽酸成鹽、分子重排、苛性堿中和反應(yīng)，得到阻燃二苯胺中間物，反應(yīng)方程式(1)如下：將阻燃二苯胺中間物進(jìn)行光氣化反應(yīng)得到阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物，反應(yīng)方程式(2)如下：所述含溴苯胺類(lèi)單體小分子為下述化學(xué)結(jié)構(gòu)式中的任意一種：含單溴小分子，結(jié)構(gòu)式如下：含雙溴(氯)小分子結(jié)構(gòu)式如下：含三溴(氯)小分子，結(jié)構(gòu)式如下：所述含溴苯胺類(lèi)單體小分子為2-溴苯胺小分子，2-溴苯胺小分子和甲醛進(jìn)行縮合反應(yīng)，依次經(jīng)過(guò)鹽酸成鹽、分子重排、苛性堿中和反應(yīng)，得到阻燃二苯胺中間物，反應(yīng)方程式(1)如下：將阻燃二苯胺中間物進(jìn)行光氣化反應(yīng)得到阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯衍生物，反應(yīng)方程式(2)如下：所述含溴苯胺類(lèi)單體小分子為雙溴(氯)小分子，雙溴(氯)小分子和甲醛進(jìn)行縮合反應(yīng)，依次經(jīng)過(guò)鹽酸成鹽、分子重排、苛性堿中和反應(yīng)，得到阻燃二苯胺中間物，反應(yīng)方程式(1)如下：將阻燃二苯胺中間物進(jìn)行光氣化反應(yīng)得到阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯衍生物，反應(yīng)方程式(2)如下：所述含溴苯胺類(lèi)單體小分子為含三溴(氯)小分子，含三溴(氯)小分子和甲醛進(jìn)行縮合反應(yīng)，依次經(jīng)過(guò)鹽酸成鹽、分子重排、苛性堿中和，反應(yīng)，得到阻燃二苯胺中間物，反應(yīng)方程式(1)如下：將阻燃二苯胺中間物進(jìn)行光氣化反應(yīng)得到阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯衍生物，反應(yīng)方程式(2)如下：本專(zhuān)利技術(shù)利用含溴苯胺類(lèi)單體小分子和甲醛進(jìn)行縮合反應(yīng)，主要經(jīng)過(guò)鹽酸成鹽，分子重排，苛性堿中和等反應(yīng)得到阻燃二苯胺中間物，后將阻燃二苯胺中間物進(jìn)行光氣化反應(yīng)得到阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物。使用該阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯為原料制備的聚氨酯泡沫材料，可以在原來(lái)的阻燃水平上獲取更高的阻燃上限，還可以降低添加型阻燃劑的使用量，降低材料的VOC，為改良下游產(chǎn)品的阻燃和VOC性能提供了新的路徑。具體實(shí)施方式下面將對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專(zhuān)利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?zhuān)利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專(zhuān)利技術(shù)保護(hù)的范圍。實(shí)施例1本實(shí)施例的阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯衍生物的結(jié)構(gòu)式為：本實(shí)施例的阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯衍生物的合成方法如下：含溴苯胺類(lèi)單體小分子原料，結(jié)構(gòu)式如下：首先含溴苯胺類(lèi)單體小分子與25％～35％的鹽酸催化劑(鹽酸用量與苯胺類(lèi)單體小分子摩爾比為0.5～1.0:1)反應(yīng)生成苯胺鹽酸鹽溶液，然后滴加35％～39％的甲醛水溶液(甲醛用量與苯胺類(lèi)單體小分子摩爾比為0.3～0.5:1)，在80℃下進(jìn)行縮合反應(yīng)1～2h，然后升高溫度達(dá)到100℃左右時(shí)反應(yīng)1h，進(jìn)行重排反應(yīng)，溶液用苛性鈉水溶液進(jìn)行中和反應(yīng)成中性，得到阻燃二苯胺中間物，反應(yīng)方程式如下：將阻燃二苯胺中間物與二氯苯溶劑(0℃)混合(阻燃二苯胺中間物與二氯苯的質(zhì)量比為1:6～8)，通入干燥的氯化氫氣體，使之生成二胺鹽酸鹽漿狀物(含量75％)，然后通入光氣(濃度為20％)，光氣的用量為阻燃二苯胺中間物2～5倍(摩爾比)，使之在70℃的條件下反應(yīng)形成漿狀混合物，然后升溫至100～200℃，反應(yīng)3～6h，直至漿狀物溶解，即得阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯衍生物。反應(yīng)方程式如下：后經(jīng)脫氣、高真空蒸餾、提純、分離等后處理工序，獲得精制的阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯衍生物，產(chǎn)品Br含量為39.2％，N含量為：6.9％，NCO含量為20.6％。本實(shí)施例的阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯衍生物應(yīng)用于聚氨酯泡沫：配方如下：實(shí)施例2本實(shí)施例的阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯衍生物，結(jié)構(gòu)式為：本實(shí)施例的阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯衍生物的合成方法如下：含溴苯胺類(lèi)單體小分子原料，結(jié)構(gòu)式為；首先含溴苯胺類(lèi)單體小分子與25％～35％的鹽酸催化劑(鹽酸用量與苯胺類(lèi)單體小分子摩爾比為0.5～1.0:1)反應(yīng)生成苯胺鹽酸鹽溶液，然后滴加35％～39％的甲醛水溶液(甲醛用量與苯胺類(lèi)單體小分子摩爾比為0.3～0.5:1)，在80℃下進(jìn)行縮合反應(yīng)1～2h，然后升高溫度達(dá)到100℃左右時(shí)反應(yīng)1h，進(jìn)行重排反應(yīng)，溶液用苛性鈉水溶液進(jìn)行中和反應(yīng)成中性，得到阻燃二苯胺中間物，反應(yīng)方程式如下：將阻燃二苯胺中間物與二氯苯溶劑(0℃本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物，其特征在于其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為：

【技術(shù)特征摘要】
1.阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物，其特征在于其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為：n(X)NCO-Ar-CH2-Ar-NCO(X)n，其中，Ar是苯環(huán)，n為1-4，X為Br或者Cl。


2.按照權(quán)利要求1所述的阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物，其特征在于所述阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：





3.按照權(quán)利要求1所述的阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物，其特征在于所述阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

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4.按照權(quán)利要求1所述的阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物，其特征在于所述阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

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5.按照權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述的阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物的合成方法，其特征在于包括以下步驟：
采用含溴苯胺類(lèi)單體小分子和甲醛進(jìn)行縮合反應(yīng)，依次經(jīng)過(guò)鹽酸成鹽、分子重排、苛性堿中和反應(yīng)，得到阻燃二苯胺中間物，反應(yīng)方程式(1)如下：



將阻燃二苯胺中間物進(jìn)行光氣化反應(yīng)得到阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物，反應(yīng)方程式(2)如下：

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6.按照權(quán)利要求5所述的阻燃二苯基甲烷二異氰酸酯的衍生物的合成方法，其特征在于所述含溴苯胺類(lèi)單體小分子為下述化學(xué)結(jié)構(gòu)式中的任意一種：
含單溴小分子，結(jié)構(gòu)式如下：



含雙溴(氯)小分子結(jié)構(gòu)式如下：...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王磊，潘振勇，韓延康，劉永亮，竇忠山，王耀西，余郁，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：萬(wàn)華節(jié)能科技集團(tuán)股份有限公司，萬(wàn)華節(jié)能科技煙臺(tái)有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：山東;37