CN102391516A - 一种新型阻燃聚酯多元醇的合成及其在聚氨酯中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种新型含磷含卤反应型阻燃聚酯多元醇的合成及其在聚氨酯上的应用。所述阻燃聚酯多元醇是由含卤多元醇和磷酰氯通过缩聚反应形成，所得阻燃聚酯多元醇的羟值为50-500mgKOH/g。该阻燃聚酯多元醇具有流动性好，反应活性高，与其它聚醚多元醇和聚酯多元醇等化合物相容性好等优点。将该阻燃聚酯多元醇应用到聚氨酯硬泡、聚氨酯软泡、聚氨酯弹性体和其它聚氨酯材料中可大幅提高它们的阻燃性能，而且不会发生迁移达到长久阻燃的目的。
Description
技术领域
本发明是涉及一种聚氨酯用新型阻燃聚酯多元醇的制备。
背景技术
聚氨酯材料具有减震、隔热、吸声、耐磨等多种优异性能，广泛应用于工业生产和日常生活中。然而和其它聚合物一样，未经阻燃处理的聚氨酯材料属易燃材料，因而限制了聚氨酯材料的应用。因此，改善聚氨酯材料的阻燃性能已成为聚氨酯研究领域的热点。
与添加型阻燃剂相比，反应型阻燃剂有着加入量少、对材料的力学性能影响小、阻燃持久性好等优点而被广泛应用。中国专利申请号为200510122057.X的专利，采用二溴新戊二醇为阻燃剂，将其作为扩链剂引入到聚氨酯材料中，得到了自阻燃型水性聚氨酯，由于扩链剂的加入量少，对改善阻燃性能作用有限。中国专利申请号为201010295881.6的专利，通过多元醇、环氧化物、卤代环氧化物和三溴苯酚制得了一种高活性的阻燃聚醚多元醇，并将其应用于聚氨酯硬泡，但其溴含量还有待进一步提高。专利102070412公开了一种阻燃聚醚多元醇，该聚醚多元醇通过四溴苯酐二醇和多羟基化合物与环氧化物开环制得，由其制得的聚氨酯硬泡具有较高的氧指数。磷阻燃具有环保、高效、低毒的特点，在聚氨酯阻燃研究中发挥着越来越重要的作用，由于卤素和磷元素有协同作用，因此本发明合成了一种新型含磷含卤的阻燃聚酯多元醇。
发明内容
本发明的目的是制备一种新型含磷含卤阻燃聚酯多元醇，以克服现有阻燃剂存在的一些缺点。
本发明所述阻燃聚酯多元醇是通过缩聚反应制备，它的具体合成过程是这样的：将多元醇和缚酸剂在溶液中搅拌溶解，在40-80℃滴加磷酰氯，滴加完毕后于80℃-100℃、N2保护、冷凝回流条件下反应2h-4h，然后升温至100℃-120℃继续反应4h-10h；过滤除去体系中固体，滤液依次用稀盐酸溶液、饱和碳酸钠溶液、去离子水处理；有机相液体在旋转蒸发仪中减压脱去溶剂，得到粘稠状液体，即为含磷含卤反应型阻燃剂，具体的合成反应式见附图1。该阻燃剂由于结 构中同时含有卤素和磷元素，可以同时在凝固相和气态相作用，因而可以显著提高聚氨酯材料的阻燃性能。
有益效果
由以上技术方案和实施方法可知，本发明通过磷酰氯与多元醇缩聚合成了一种新型含磷含卤阻燃聚酯多元醇，该方法具有反应条件温和合成工艺简单的优点，并可通过反应物种类和配比来合成不同结构不同羟值的聚酯，从而应用于多种类别的聚氨酯材料中，并且所用试剂都为常用试剂，非常适合大规模生产。
附图说明
图1为本发明所述阻燃聚酯合成反应式。
图2为实施例1中合成聚酯的红外谱图。
具体实施方式：
通过以下实施实例对本发明进行进一步说明，但本发明不受这些实施实例限制。实例中用到的原材料说明如下：
聚醚多元醇4110 高桥石化三厂 羟值：450mgKOH/g
聚醚多元醇N330 美国亨斯迈 羟值：56mgKOH/g
聚醚多元醇NJ220 南京金陵石化 羟值：56mgKOH/g
表面活性剂AK8801 南京德美世创
表面活性剂B8681 上海德固赛
叔胺类催化剂A33 美国空气化工 33％三乙烯二胺溶液
叔胺类催化剂PMDETA 美国空气化工 五甲基二乙烯三胺
叔胺类催化剂DMCHA 美国空气化工 N，N-二甲基环己胺
锡类催化剂T9 美国空气化工 辛酸亚锡
PMDI5005 美国亨斯迈 NCO％＝30.5
TDI80/20 德国巴斯夫 NCO％＝48.3
液化MDI2020 美国亨斯迈 NCO％＝29
实施例1
在四口烧瓶中加入预先除水的87.30g二溴新戊二醇、33.73g三乙胺和30gN-甲基吡咯烷酮，逐渐升温至80℃，在N2氛围下滴加苯基磷酰二氯32.50g和甲苯60g，控制在2h左右滴加完毕，滴加完毕后在冷凝回流条件下在80℃继续 反应2h，然后升温至100℃反应4h，得到粘稠褐色液体。将得到的液体减压过滤除去三乙胺盐酸盐，得到澄清液体。滤液依次经过0.1mol/L盐酸溶液，饱和碳酸钠溶液，去离子水清洗后，然后减压除去甲苯，最后在真空烘箱干燥得到产物。测定产物的羟值为145mgKOH/g，酸值为1.8mgKOH/g。产物的红外谱图见附图2，其特征吸收峰为：1440cm-1的-P-Ar吸收峰，1248cm-1的-P＝O吸收峰，3392.8cm-1处的-OH峰，694cm-1处的C-Br吸收峰，1163cm-1处为-P＝O-C吸收峰。
取50g上述阻燃聚酯，50g聚醚4110，1.8g水、B8801，1.0gDMCHA，0.5gPMDETA，10g正戊烷，在高速搅拌机上高速搅拌混合均已后，加入106g 5005，搅拌8s后加入到模具中，在40-50℃模温下熟化15min后脱模，在室温下放置7天制得阻燃聚氨酯硬泡，同时做空白试验。根据标准ASTM D2863-2000对所得硬泡进行氧指数测试，结果阻燃硬泡氧指数为28.4，而空白样品(不添加本发明中的阻燃聚酯)的氧指数仅为17.8。
实施例2
在四口烧瓶中加入预先除水的二溴新戊二醇87.31g、碳酸钾38.00g和60g二甲苯，逐渐升温至80℃，在N2氛围下滴加苯基磷酰二氯52.80g和二甲苯100g，控制在2h左右滴加完毕，滴加完毕后在冷凝回流条件下在80℃继续反应2h，然后升温至100℃反应4h，得到粘稠褐色液体。将得到的液体减压过滤除去固体物质，得到澄清液体。滤液依次经过0.1mol/L盐酸溶液，饱和碳酸钠溶液，去离子水清洗后，然后在旋转蒸发仪上除去溶剂，最后在真空烘箱干燥得到产物。测定产物的羟值为54mgKOH/g。
取上述阻燃聚酯50g，50g聚醚N330，5g水，1.8gB8681，0.3gA33，0.8gT9，在高速搅拌机上高速搅拌混合均已后，加入60gTDI80/20，搅拌数秒后倒入模具中，放入120℃烘箱中熟化，熟化完全后在室温下放置7天，所得泡沫不能用火点燃。同时做空白试验。根据标准ASTM D2863-2000对所得软泡进行氧指数测试，结果阻燃软泡氧指数为28.0，而空白样品(不添加本发明中的阻燃聚酯)的氧指数仅为17.5。
实例3
在四口烧瓶中加入预先除水的181.30g四溴双酚A、33.73g三乙胺和160gN-甲基吡咯烷酮(NMP)，逐渐升温至80℃，在N2氛围下滴加29.83g苯基二氯化 磷和60g NMP，滴加完毕后在80℃继续反应4h，然后升温至100℃反应10h，得到粘稠褐色液体。将得到的液体过滤除去三乙胺盐酸盐，得到澄清液体。滤液依次经过0.1mol/L盐酸，饱和碳酸钠溶液，去离子水清洗后，然后在旋转蒸发仪上除去溶剂，最后在真空烘箱干燥得到产物。测定产物的羟值为94mgKOH/g。
取30g上述聚酯、70g聚醚多元醇NJ220放入三口烧瓶中，于90℃真空脱水3h后，加入46g液化MDI2020，在85℃反应3h后，加入8.1g扩链剂1，4-丁二醇，搅拌脱泡后迅速倒入四氟模具中，在110℃烘箱固化24h，制得阻燃聚氨酯弹性体，所得弹性体用火不能点燃，无溶滴产生。
Claims (8)
1.本发明涉及一种含磷含卤阻燃聚酯多元醇的合成，其具体合成步骤如下：
(1)将含卤多元醇和缚酸剂加入到适当溶液中搅拌溶解，在40-80℃将磷酰氯搅拌滴加到反应液中，滴加完毕后在80℃-100℃和N2保护条件下反应2-4h，然后升温至100℃-120℃继续反应4-10h。
(2)过滤体系中的固体物质，用稀盐酸溶液、饱和碳酸钠溶液和去离子水洗涤后，减压脱去体系中的溶剂，得到粘稠状液体，即为含磷含卤阻燃聚酯多元醇。
2.根据权利要求1所述的含磷含卤阻燃聚酯多元醇，其特征在于所用含卤多元醇包括以下物质的一种或多种：二溴新戊二醇、四溴双酚A、四溴对苯二酚、四氯双酚A、四氯对苯二酚、2，4，6-三溴苯三酚及其它含卤多元醇。
3.根据权利要求1所述的含磷含卤阻燃聚酯多元醇，其特征在于所用磷酰氯为以下物质的一种或多种：苯基磷酰二氯、三氯氧磷、苯基二氯化磷、环己基磷酰二氯、苯氧基磷酰二氯、对甲基-苯基磷酰二氯等。
4.根据权利要求1所述的含磷含卤阻燃聚酯多元醇，其特征在于所用多元醇与磷酰氯以1.2∶1～6∶1的摩尔比在溶液中制得，为端羟基的聚酯。
5.根据权利要求1所述的阻燃聚酯，其特征在于所用缚酸剂包括以下物质的一种或多种：三乙胺、碳酸钾、吡啶、4-氨甲基吡啶、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙、氢氧化铁、乙酸钠、磷酸钠等。
6.根据权利要求1所述的含磷含卤阻燃聚酯多元醇，其特征在于所用溶剂包括以下物质的一种或多种：苯、甲苯、二甲苯、吡啶、N-甲基吡咯烷酮、乙腈、二氧六环等。
7.根据权利要求1所述含磷含卤阻燃聚酯多元醇，其特征在于所述聚酯多元醇的羟值在50-500mg KOH/g。
8.根据权利要求1所述含磷含卤阻燃聚酯多元醇，其特征在于所述聚酯多元醇能够用于聚氨酯硬泡、聚氨酯软泡、聚氨酯弹性体和其它聚氨酯材料，并且可以大幅提高它们的阻燃性能。
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Granted publication date: 20130731 Termination date: 20190826 |
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