CN102603799A

CN102603799A - 一种难燃级阻燃硬质聚醚多元醇及其制备方法

Info

Publication number: CN102603799A
Application number: CN2012100493372A
Authority: CN
Inventors: 刘荣
Original assignee: NANJING KUMHO GPRO CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: NANJING KUMHO GPRO CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: CN102603799B

Abstract

本发明公开了一种难燃级阻燃硬质聚醚多元醇及其制备方法。本发明公开的难燃级阻燃硬质聚醚多元醇耐燃、耐温、低发烟、低毒性、价格便宜、容易获得，并且其制备方法的工艺流程容易实现，便于操作。

Description

一种难燃级阻燃硬质聚醚多元醇及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种难燃级阻燃硬质聚醚多元醇的制备方法，属于化工领域。

背景技术

传统聚醚多元醇合成是以甘油、蔗糖、山梨醇、二甘醇、丙二醇、醇胺、乙二胺、乙二醇等带有活泼氢物质为起始剂、在KOH催化下，经过与环氧化合物聚合、中和、吸附、过滤、干燥等工艺得到不同规格的聚醚多元醇。这一技术路线的产品存在很大的弱点，不阻燃，易燃，发烟量高，燃烧时散发出有毒气体，使人窒息身忘，财物燃烧。

以往的研究中，一种制备方案为：使用氯乙烯、偏氯乙烯、苯乙烯、丙烯睛中两种或两种以上混合单体共聚制备的阻燃聚合物多元醇，并用其制备阻燃聚氨酷泡沫。但是氯乙烯、偏氯乙烯的均聚物和共聚具有热不稳定的特性，在发泡过程中放出有毒的HC1气体，对发泡设备具有腐蚀性。

另外一种制备方案中用三溴苯乙烯和丙烯睛混合单休共聚制备聚合物多元醇，用这种聚合物多元醇所制得的聚氨酷泡沫塑料具有一定阴燃性，但三溴苯乙烯合成困难、价格高，难以获得。

另外一种制备方案是在分子结构是氰尿酸分子的3个氢中2个或2个以上被聚氧化烯烃醚醇取代形成氰尿酸衍生物结构，后者的平均相对分子量300-8000，平均羚基官能度2-30，制备步骤是在耐压反应釜中加入氰尿酸、溶剂和含氮类化合物催化剂，加热至80-180℃，在氮气保护和搅拌下逐步滴加大于氰尿酸摩尔数的氧化烯烃，反应后去除溶剂、未反应的氰尿酸和氧化烯烃得到多轻烷基异氰尿酸(醚)酯。在耐压反应釜中加入开环聚合催化剂、多羟烷基异氰尿酸(醚)酯，脱除易挥发性组分，在前述温度和条件下逐步滴加氧化烯烃反应制得难燃聚醚多元醇。该方法中将氰尿酸作为起始剂制得各种规格的聚醚多元醇，随着氧化烯烃的增加，难燃效果将受到影响。

另外一种制备方案采用多元醇类化合物和三聚氰胺组成混合起始剂，在0~0.5MPa压力，50-150℃温度下，以碱金属为催化剂，与环氧丙烷进行聚合得到，其中三聚氰胺占多元醇类化合物与三聚氰胺总质量的比例为50-80%。此方案制得的新型阻燃硬泡聚醚多元醇能够单独或者与其它硬泡聚醚混合使用，配置组合聚醚，以它为基础配置的组合聚醚能够用于阻燃型硬质聚氨醋泡沫塑料的制备，尤其在用于阻燃喷涂聚氨醋制备时，具有稳定性好、氧指数高、阻燃效果好、成本低廉等特点。但该聚醚在燃烧的过程中，会释放出一种难闻、刺激的气体。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种耐燃、耐温、低发烟、低毒性的难燃级阻燃硬质聚醚多元醇。

同时，本发明还公开了一种难燃级阻燃硬质聚醚多元醇的制备方法。

技术方案：本发明所述的一种难燃级阻燃硬质聚醚多元醇，其主要结构式为：

其中，m取值为2~5，n取值为2~5；氮磷化合物总含量为20～35%，羟值为200~450mgKOH/g，粘度3000~15000mapas。

本发明所述的难燃级阻燃硬质聚醚多元醇的制备方法，包括如下步骤：

（1）在反应釜中将240~300g多元醇和适量催化剂溶于300~400ml有机溶剂中，在温度60~100℃、压力0~2.0mpa下逐步加入250~350g含磷化合物后，加入0~3g碱性胺回流反应2个小时，加入三聚氰胺反应0~3小时后，冷却、过滤、干燥，制得双羟基多氨基磷酸酯三聚氰胺；

（2）在反应釜中将250~300g双羟基多氨基磷酸酯三聚氰胺和1~5g碱性催化剂混合，在温度60~250℃、压力0~2.0mpa下加入180~580g环氧化合物，老化2~4小时，再经过中和、精致处理，制得难燃级阻燃硬质聚醚多元醇。

对本技术方案的进一步限定为，步骤（1）中所述的含量磷化合物包括亚磷酸、烃基亚膦酸、二烃基次亚膦酸、亚磷酸酯、烃基亚膦酸酯、二烃基次亚膦酸酯、磷酸膦酸、次膦酸磷酸酯、膦酸酯、次膦酸酯五苯膦、亚甲基三烃基膦、三氯化磷、三氯氧磷、五氯化磷。

进一步的，步骤（1）中所述的碱性胺为二甲胺、二乙胺、二乙醇胺、尿素、三聚氰胺或双氰胺。

进一步的，步骤（1）中所述的多元醇为乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、甘油、季戊四醇、木糖醇、山梨醇、甘露醇、蔗糖或葡萄糖中的一种或几种。

进一步的，步骤（2）中所述的环氧化合物为含氧三元环的醚类化合物，为1，2-环氧乙烷、1、2-环氧丙烷、1、2-环氧丁烷、二甲基二氧丙环、单取代基环氧化合物、氧化苯乙烯类环氧化合物、2，2- 双取代环氧化合物或2，3- 二、三取代环氧化合物中的一种或几种。

有益效果：本发明所述的难燃级阻燃硬质聚醚多元醇具有耐燃、耐温、低发烟、低毒性等特性；本发明所述的方法中使用的多元醇与三聚氰胺、含磷化合物、碱性胺等合成简单、价格便宜、容易获得，并且工艺流程容易实现，便于操作；利用难燃级阻燃硬质聚醚多元醇制造的PU泡沫氧指数高、火焰传播性小，烟雾小、毒性小、耐燃性好，火焰贯穿强，在公安消防等领域巨涌广泛的应用。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：

本发明难燃级阻燃硬质聚醚多元醇，其主要结构式为：

，

其中，m取值为2~5，n取值为2~5。

上述难燃级阻燃硬质聚醚多元醇由山梨醇、三聚氰胺、三氯氧磷在催化剂氯化锌的作用下，再接入环氧丙烷，在一定温度压力下制得。

具体操作步骤为：

（1）在装有回流冷凝装置的2L反应釜内加入272g山梨醇、400mL苯，开启搅拌溶解后导人氮气，油浴加热升温到80℃。在5h内先快后慢加入250g三氯氧磷，加毕，加1克二乙胺，回流反应2h，当无HC1气体放出、反应液变澄清时，加入三聚氰胺，以二乙胺为缚酸剂，苯为溶剂，保温回流。反应0.5~2H时间后，放料进过滤槽，冷却过滤，用二氯甲烷洗涤后再用蒸馏水洗涤至无氯离子后，经真空干燥至恒重，得双羟基多氨基磷酸酯三聚氰胺。

（2）将280克双羟基多氨基磷酸酯三聚氰胺投入到装有回流冷凝装置的2L反应釜内，加入3克90%含量的催化剂KOH, 用100ml二氯丙烷做溶剂，用氮气置换三次，检测反应釜内氧气浓度不高于100ppm，开始油浴升温至120~250℃，反应压力0~2.0mpa，通入180克环氧丙烷，通完老化3小时，至压力为0mpa，加适量磷酸中和、吸附精制过滤，制得难燃级阻燃硬质聚醚多元醇A。

经检测，上述难燃级阻燃硬质聚醚多元醇，氮磷化合物总含量为20～35%，羟值为200~450mgKOH/g，粘度3000~15000mapas。

对所述难燃级阻燃硬质聚醚多元醇进行红外线扫描，得到的红外谱图如图1所示。

实施例2：

本实施例难燃级阻燃硬质聚醚多元醇，其分子式与实施例1中相同，由山梨醇、三聚氰胺、三氯氧磷在催化剂氯化锌的作用下，再接入环氧丙烷，在一定温度压力下制得。

具体操作步骤为：

（1）在装有回流冷凝装置的2L反应釜内加入300g山梨醇、400mL苯，开启搅拌溶解后导人氮气，油浴加热升温到80℃。在5h内先快后慢加入275g三氯氧磷，加毕，加1克二乙胺，回流反应2h，当无HC1气体放出、反应液变澄清时，加入三聚氰胺，以二乙胺为缚酸剂，苯为溶剂，保温回流。反应0.5~2H时间后，放料进过滤槽，冷却过滤，用二氯甲烷洗涤后再用蒸馏水洗涤至无氯离子后，经真空干燥至恒重，得双羟基多氨基磷酸酯三聚氰胺。

（2）将280克双羟基多氨基磷酸酯三聚氰胺投入到装有回流冷凝装置的2L反应釜内，加入3克90%含量的催化剂KOH, 用100ml二氯丙烷做溶剂，用氮气置换三次，检测反应釜内氧气浓度不高于100ppm，开始油浴升温至120~250℃，反应压力0~2.0mpa，通入300克环氧丙烷，通完老化3小时，至压力为0mpa，加适量磷酸中和、吸附精制过滤，制得难燃级阻燃硬质聚醚多元醇B。

实施例3：

具体操作步骤为：

（1）在装有回流冷凝装置的2L反应釜内加入240g山梨醇、400mL苯，开启搅拌溶解后导人氮气，油浴加热升温到80℃。在5h内先快后慢加入306g三氯氧磷，加毕，加1克二乙胺，回流反应2h，当无HC1气体放出、反应液变澄清时，加入三聚氰胺，以二乙胺为缚酸剂，苯为溶剂，保温回流。反应0.5~2H时间后，放料进过滤槽，冷却过滤，用二氯甲烷洗涤后再用蒸馏水洗涤至无氯离子后，经真空干燥至恒重，得双羟基多氨基磷酸酯三聚氰胺。

（2）将280克双羟基多氨基磷酸酯三聚氰胺投入到装有回流冷凝装置的2L反应釜内，加入3克90%含量的催化剂KOH, 用100ml二氯丙烷做溶剂，用氮气置换三次，检测反应釜内氧气浓度不高于100ppm，开始油浴升温至120~250℃，反应压力0~2.0mpa，通入450克环氧丙烷，通完老化3小时，至压力为0mpa，加适量磷酸中和、吸附精制过滤，制得难燃级阻燃硬质聚醚多元醇C。

实施例4：

具体操作步骤为：

（1）在装有回流冷凝装置的2L反应釜内加入250g山梨醇、400mL苯，开启搅拌溶解后导人氮气，油浴加热升温到80℃。在5h内先快后慢加入350g三氯氧磷，加毕，加1克二乙胺，回流反应2h，当无HC1气体放出、反应液变澄清时，加入三聚氰胺，以二乙胺为缚酸剂，苯为溶剂，保温回流。反应0.5~2H时间后，放料进过滤槽，冷却过滤，用二氯甲烷洗涤后再用蒸馏水洗涤至无氯离子后，经真空干燥至恒重，得双羟基多氨基磷酸酯三聚氰胺。

（2）将280克双羟基多氨基磷酸酯三聚氰胺投入到装有回流冷凝装置的2L反应釜内，加入3克90%含量的催化剂KOH, 用100ml二氯丙烷做溶剂，用氮气置换三次，检测反应釜内氧气浓度不高于100ppm，开始油浴升温至120~250℃，反应压力0~2.0mpa，通入500克环氧丙烷，通完老化3小时，至压力为0mpa，加适量磷酸中和、吸附精制过滤，制得难燃级阻燃硬质聚醚多元醇D。

为了更详细的说明本发明所述的难燃级阻燃硬质聚醚多元醇的有益效果，将实施例1-实施例4中所制备的难燃级阻燃硬质聚醚多元醇与传统方法制备的聚醚多元醇进行比较比较的结果如表1所示：

表1：

本发明产品	一	二	三	四	传统产品
						聚醚多元醇A	100
聚醚多元醇B		100
						聚醚多元醇C			100
聚醚多元醇D				100
						聚醚多元醇E					100
匀泡剂	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0
						催化剂1	1.8	1.8	1.8	1.8	1.8
催化剂2	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
						水	1.0	18.0	18.0	18.0	18.0
HFC-245fa	18.0	18.0	18.0	18.0	18.0
						NCO指数	1.8~2.8	1.8~2.8	1.8~2.8	1.8~2.8	1.8~2.8
制品密度Kg/m3	46	45	47	46	48
						抗压强度Kpa	224	228	241	230	212
闭孔率％	95	94	95	95	96
						导热系数w/m.k	0.0212	0.0215	0.021	0.0214	0.0201
氧指数％	33	34	29	33	21
						烟密度 SDR	50	50	80	53	-

通过以上各项指标的比较可以得出，本发明所公开的聚醚多元醇具有耐燃、耐温、低发烟、低毒性等特性。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims

1. 一种难燃级阻燃硬质聚醚多元醇，其主要结构式为：

Figure 2012100493372100001DEST_PATH_IMAGE002

2.根据权利要求1所述的难燃级阻燃硬质聚醚多元醇的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的难燃级阻燃硬质聚醚多元醇的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的含量磷化合物为亚磷酸、烃基亚膦酸、二烃基次亚膦酸、亚磷酸酯、烃基亚膦酸酯、二烃基次亚膦酸酯、磷酸膦酸、次膦酸磷酸酯、膦酸酯、次膦酸酯五苯膦、亚甲基三烃基膦、三氯化磷、三氯氧磷或五氯化磷。

4.根据权利要求2所述的难燃级阻燃硬质聚醚多元醇的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的碱性胺为二甲胺、二乙胺、二乙醇胺、尿素、三聚氰胺或双氰胺。

5.根据权利要求2所述的难燃级阻燃硬质聚醚多元醇的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的多元醇为乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、甘油、季戊四醇、木糖醇、山梨醇、甘露醇、蔗糖、葡萄糖中的一种或几种。

6.根据权利要求2所述的难燃级阻燃硬质聚醚多元醇的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的环氧化合物为含氧三元环的醚类化合物，为1，2-环氧乙烷、1、2-环氧丙烷、1、2-环氧丁烷、二甲基二氧丙环、单取代基环氧化合物、氧化苯乙烯类环氧化合物、2，2- 双取代环氧化合物，2或3- 二、三取代环氧化合物中的一种或几种。