CN1406998A

CN1406998A - 一种软质阻燃聚氨酯泡沫塑料

Info

Publication number: CN1406998A
Application number: CN 01133228
Authority: CN
Inventors: 张田林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2003-04-02

Abstract

本发明是关于一种软质阻燃聚氨酯泡沫塑料及制造方法。其特别涉及制造这种软质阻燃聚氨酯泡沫塑料的基本原料之一是溴代烷基磷酸酯聚醚二元醇。

Description

一种软质阻燃聚氨酯泡沫塑料

本发明是涉及制造一种软质阻燃聚氨酯泡沫塑料，特别涉及以溴代烷基磷酸酯聚醚二元醇为原料组份的软质阻燃聚氨酯泡沫塑料及制造方法。

软质聚氨酯泡沫塑料是上世纪五十年代实现工业化生产的特殊高聚物材料。这类材料具有质地轻、柔软、绝缘、透气、高回弹、耐老化等优异特性，广泛应用于飞机、汽车、轮船、家具、运动器械等。然而聚氨酯泡沫塑料基材存在着极易着火、滴落燃烧、火焰扩散迅猛、极难扑灭等方面缺陷。

解决此问题的方法之一是在聚氨酯分子链环上引入阻燃功能团，从而获得阻燃特性。此项阻燃技术具有以下优点：(1)在聚氨酯泡沫塑料使用过程中，阻燃剂不发生迁移析霜现象。(2)阻燃剂的使用，对聚氨酯泡沫塑料的机械性能和使用性能影响小。

基于以上考虑，本发明提供在聚氨酯泡沫塑料分子链上，同时引入阻燃元素磷溴的方法。本发明提供的软质阻燃聚氨酯泡沫塑料是溴代烷基磷酸酯聚醚二元醇和甲苯二异氰酸酯的共聚物，本发明特别提及此种软质阻燃聚氨酯泡沫塑料的高分子结构式是：

上式中：R₁，R₂分别是氢或C₁～C₄烷基。

a＝20～50，b＝20～50，

n＝2、3、4，

X＝2、4。

本发明也提出制造此种软质阻燃聚氨酯泡沫塑料的起始原料、配方、制造方法。如上所述，本发明的软质阻燃聚氨酯泡沫塑料制造原料之一是溴代烷基磷酸酯聚醚二元醇。其较好的制备方法是：

(1)将二摩尔的2，3-二溴丙醇滴入含有一摩尔五氧化二磷的有机溶剂中，此后加入一摩尔水，搅拌反应结束。制得O-(2，3-二溴丙基)磷酸。代表性的有机溶剂是氯仿、1，2-二氯乙烷、氯苯、四氯化碳。上述反应在0～160℃范围内进行，较好的温度是10～20℃，经1～36小时完成。反应结束后，反应产物不经分离备用。

上述反应可用下式表示：

(2)在本发明中，将O-(2，3-二溴丙基)磷酸转化为O-(2，3-二溴丙基)-O，O-二(2-羟基丙基)磷酸酯的方法是采用熟知的酸催化环氧烷开环成酯技术，较好的方法是将二摩尔的环氧丙烷和一摩尔的O-(2，3-二溴丙基)磷酸混入有机溶剂中，发生酸催化环氧烷开环成酯反应。上述反应在0～120℃，较好的温度是60～90℃，1～24小时完成。代表性的溶剂与前述相同。

上述反应可用下式表示：

(3)本发明提出的溴代烷基磷酸酯聚醚二元醇制备方法是将一摩尔O-(2，3-二溴丙基)-O，O-二(2-羟基丙基)磷酸酯混入有机溶剂中，在可作为强碱催化剂的催化作用下，与40～150摩尔的环氧丙烷聚合制得。可作为催化剂的强碱有氢氧化钾、乙醇钾、叔丁醇钾，较好强碱是叔丁醇钾。典型的有机溶剂与前述相同。上述反应在0～160℃，较好的温度是90～110℃，0.1～0.8Kpa压力下，1～36小时完成。

上述反应可用下式表示：

其中上式a＝20～50，b＝20～50

反应产物可用经典的方法分离。较好的方法是水洗涤除掉催化剂，母液在负压下蒸馏除去挥发物。残留物既是溴代烷基磷酸酯聚醚二元醇。

本发明提供的软质阻燃聚氨酯泡沫塑料制造方法，是采用通用的水发泡浇注成型技术。

综上所述，2，3-二溴丙醇、五氧化二磷、环氧丙烷、甲苯二异氰酸酯四种熟知化合物作为本发明的起始原料和其它的起始原料均为市售商品。

以下实例进一步说明制造本发明软质阻燃聚氨酯泡沫塑料的过程，但这些实例并不在任何意义上解释为对本发明的限制。

实例1

O-(2，3-二溴丙基)磷酸的制备

在装有搅拌器、回流冷凝器的反应烧瓶中，加入545克(2.50摩尔)2，3-二溴丙醇，480毫升氯苯，搅拌下，分批投入含有178克(1.25摩尔)五氧化二磷的520毫升氯苯溶液，维持温度20～30℃，2小时后，升温70～80℃反应2小时。冷却至10C，滴加蒸馏水22.5克，即制得O-(2，3-二溴丙基)磷酸，备用。

实例2

O-(2，3-二溴丙基)-O，O-二(2-羟基丙基)磷酸酯的制备

在装有搅拌器、滴液漏斗的反应烧瓶中，向实例1所得O-(2，3-二溴丙基)磷酸的氯苯溶液，投入150克(约2.59摩尔)环氧丙烷，硫酸0.5克。搅拌下60～80℃反应6小时制得O-(2，3-二溴丙基)-O，O-二(2-羟基丙基)磷酸酯，备用。

实例3

溴代烷基磷酸酯聚醚二元醇的制备

在高压反应器中，投入实例2所得的O-(2，3-二溴丙基)-O，O-二(2-羟基丙基)磷酸酯氯苯溶液，同时加入环氧丙烷3450克(约77摩尔)，14克叔丁醇钾。搅拌下，控温90～100℃，保温反应12小时结束。最终反应产物溶液冷却至室温，8％硫酸水溶液洗涤。母液脱色后负压蒸馏浓缩，溶剂除尽制得淡黄色粘稠状溴代烷基磷酸酯聚醚二元醇产品{以下将此产品定义为样品(1)}，4183克，收率92％。

依照本发明实例3的一般方法，制得以下溴代烷基磷酸酯聚醚二元醇样品(2)和样品(3)。

实例4

环氧丙烷投料量提高到4600克，制得溴代烷基磷酸酯聚醚二元醇样品(2)，5300克，收率96.7％

实例5

环氧丙烷投料量提高到5800克，制得溴代烷基磷酸酯聚醚二元醇样品(3)，6560克，收率98％。

应用本发明实例3、实例4、实例5的溴代烷基磷酸酯聚醚二元醇为原料，采用通用的水发泡一次浇注成型技术，制造本发明软质阻燃聚氨酯泡沫塑料，分别依次得到实例6、实例7、实例8的软质阻燃聚氨酯泡沫塑料样品。

实例6

软质阻燃聚氨酯泡沫塑料样品(4)

原料名称配方比例(质量份数)

溴代烷基磷酸酯

聚醚二元醇样品A 100

甲苯二异氰酸酯 40

蒸馏水 2.05

三乙烯二胺 0.3

辛酸亚锡 0.2

甲基硅油表面活性剂 3

实例7

软质阻燃聚氨酯泡沫塑料样品(5)

原料名称配方比例(质量份数)

溴代烷基磷酸酯

聚醚二元醇样品B 100

甲苯二异氰酸酯 38

蒸馏水 2.05

三乙烯二胺 0.3

辛酸亚锡 0.2

甲基硅油表面活性剂 3

实例8

软质阻燃聚氨酯泡沫塑料样品(6)

原料名称配方比例(质量份数)

溴代烷基磷酸酯

聚醚二元醇样品B 100

甲苯二异氰酸酯 35

蒸馏水 2.05

三乙烯二胺 0.3

辛酸亚锡 0.2

甲基硅油表面活性剂 3

Claims

1、制造一种新型软质阻燃聚氨酯泡沫塑料的方法，其具有下述化学结构式：

上式中：R₁，R₂分别是氢或C₁～C₄烷基。

a＝20～50，b＝20～50，

n＝2、3、4，

X＝2、4。

2、依照权利要求1的方法，R₁，R₂分别是甲基。

3、依照权利要求1的方法，a，b分别是20～50的自然数。

4、依照权利要求1的方法，n是2。

5、依照权利要求1的方法，x是2。

6、依照权利要求1的方法，制造软质阻燃聚氨酯泡沫塑料的原料是O-(2，3-二溴丙基)-O，O-双(聚氧化丙烯基羟基)磷酸酯{以下将此磷酸酯定义为溴代烷基磷酸酯聚醚二元醇}。

7、依照权利要求1的方法，制造软质阻燃聚氨酯泡沫塑料的原料是甲苯二异氰酸酯(简称TDI)

8、依照权利要求6，其中制备溴代烷基磷酸酯聚醚二元醇的原料及摩尔配比是：

原料名称摩尔配比

2，3-二溴丙醇 2

五氧化二磷 1

水 1

环氧丙烷 20～50

9、依照权利要求1的方法，制造软质阻燃聚氨酯泡沫塑料的配方是：

原料名称配方比例(质量份数)

溴代烷基磷酸酯聚醚二元醇 100

甲苯二异氰酸酯 35～42

蒸馏水 2～5

三乙烯二胺 0.1～0.8

辛酸亚锡 0.1～0.5

甲基硅油表面活性剂 0.3～5.0