CN109320709A - 一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法，涉及硬泡聚醚多元醇领域。该制备方法包括以下步骤：(1)在三口烧瓶内加入磷酸和溶剂，得到磷酸溶液；(2)将环氧大豆油溶于溶剂中，得到环氧大豆油溶液，然后将环氧大豆油溶液滴加到磷酸溶液中，滴加完后反应1‑6h，反应结束脱除溶剂，得到磷酸化环氧大豆油；(3)向磷酸化环氧大豆油中加入碱性催化剂，调节pH至8‑14，得到碱性磷酸化环氧大豆油；(4)将得到的碱性磷酸化环氧大豆油与起始剂混合复配后，与环氧烷烃发生聚合反应，制得反应型阻燃聚醚多元醇。本发明的有益效果在于：该方法制备的反应型阻燃聚醚多元醇具有阻燃效果好、产品稳定性好、对环境危害小的优点。

Description

一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法
技术领域
本发明主要涉及硬泡聚醚多元醇领域，具体是一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法。
背景技术
目前，提高聚氨酯硬泡材料阻燃性能的主要途径是在硬泡配方中添加含磷、氯、溴或其他阻燃元素的阻燃剂，这类添加型阻燃剂的优点是阻燃元素含量高，价格便宜，但存在易迁移、添加量较大时影响材料力学性能的问题。具有代表性的添加型阻燃剂如甲基膦酸二甲酯(DMMP)，其添加质量分数超过8％后，材料的力学性能便急剧下降，且由于这类阻燃剂分子质量小，容易水解，作为添加剂加入会影响体系的储存稳定性。
反应型阻燃剂又称结构型阻燃剂，是在聚合或者缩聚过程中参加反应并且结合到聚合物的主链或者侧链上、起阻燃作用的一类阻燃剂。这类阻燃剂稳定性好、不易消失、毒性小、添加量小，对聚合物性能影响也小。阻燃元素可通过异氰酸酯或者多元醇引入，由于技术及成本等方面的原因，较少使用在异氰酸酯中引入阻燃元素的方法。相比添加型阻燃剂，反应型阻燃剂以化学键形式存在于聚氨酯泡沫材料的交联网络中，不存在迁移问题，并且大量添加时也不会对材料的力学性能产生明显影响。
生物质资源在自然界中大量存在且可再生，加上各项环保法令的出台以及人们节能意识的提高，生物质型聚氨酯泡沫引起了人们的注意。大豆油在世界的大部分地区都是最丰富、最便宜易得的植物油之一，环氧大豆油在常温下为浅黄色黏稠油状液体，溶于烃类、酮类、酯类、高级醇等有机溶剂，可以通过对大豆油进行氧化来获得，极具商业价值。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法，该方法制备的反应型阻燃聚醚多元醇具有阻燃效果好、产品稳定性好、对环境和生态的危害小的特点。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法，包括以下步骤：
(1)在装配有磁力搅拌器、温度计、冷凝装置和氮气保护装置的三口烧瓶内，加入磷酸和溶剂，得到磷酸溶液；
(2)将环氧大豆油溶于溶剂中，得到环氧大豆油溶液，在氮气保护条件下将环氧大豆油溶液滴加到步骤(1)得到的磷酸溶液中，滴加结束后继续反应1-6h，反应结束后将溶剂脱除，得到磷酸化环氧大豆油；
(3)向步骤(2)中的磷酸化环氧大豆油中加入碱性催化剂，调节pH至8-14，得到碱性磷酸化环氧大豆油；
(4)将步骤(3)中得到的碱性磷酸化环氧大豆油与起始剂混合复配后，与环氧烷烃发生聚合反应，制得反应型阻燃聚醚多元醇。
步骤(1)中所述溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇、四氢呋喃、环戊烷。
步骤(2)中所述环氧大豆油溶液滴加到磷酸溶液中的滴加时的速度为0.1-2g/min，反应温度为60-120℃。
步骤(2)中所述溶剂脱除的脱除温度为60-100℃，搅拌转速为20r/s，脱除时间为30-120min。
步骤(3)中所述碱性催化剂为氢氧化钾，二甲胺，乙二胺，三乙醇胺。
步骤(4)中所述起始剂为蔗糖、山梨醇、甘油、二乙二醇。
步骤(4)中所述环氧烷烃为环氧丙烷、环氧氯丙烷、环氧乙烷中的一种或多种。
步骤(4)中所述聚合反应温度为60-140℃，反应时间为2-10h。
上述环氧大豆油磷酸化制备的反应型阻燃聚醚多元醇，包括以下质量分数的原料：磷酸10-30份、溶剂20-100份、环氧大豆油50-200份、碱性催化剂1-5份、起始剂20-80份和环氧烷烃50-300份。
对比现有技术，本发明的有益效果是：
本发明环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法中，通过环氧大豆油与磷酸溶液反应制得磷酸化多元醇，再用磷酸化的多元醇与起始剂复配，最后与环氧烷烃聚合反应制得聚醚多元醇，该制备工艺简单、原料成本低，易操作，采用该方法制备的反应型阻燃聚醚多元醇具有良好的阻燃效果，产品稳定性好，泡沫尺寸变化率低，对环境和生态的危害小，节能环保，属于化工、能源节约与保护、环境友好新工艺技术领域。
具体实施方式
结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
实施例1一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法，包括以下步骤：
(1)在装配有磁力搅拌器、温度计、冷凝装置和氮气保护装置的三口烧瓶内，加入磷酸10g和丙酮30g，得到磷酸溶液；
(2)将环氧大豆油100g溶于30g丙酮中，得到环氧大豆油溶液，在氮气保护条件下将环氧大豆油溶液滴加到步骤(1)得到的磷酸溶液中，所述环氧大豆油溶液滴加到磷酸溶液中的滴加时的速度为1g/min，反应温度为90℃，滴加结束后继续反应3h，反应结束后将溶剂脱除，得到磷酸化环氧大豆油，所述溶剂脱除的脱除温度为80℃，搅拌转速为20r/s，脱除时间为60min；
(3)向步骤(2)中的磷酸化环氧大豆油中加入碱性催化剂三乙醇胺，调节pH至13，得到碱性磷酸化环氧大豆油；
(4)将步骤(3)中得到的碱性磷酸化环氧大豆油与40g蔗糖、40g二乙二醇混合复配后，与150g环氧氯丙烷在120℃下进行聚合反应10h，制得反应型阻燃聚醚多元醇。
实施例2一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法，包括以下步骤：
(1)在装配有磁力搅拌器、温度计、冷凝装置和氮气保护装置的三口烧瓶内，加入磷酸20g和乙醇40g，得到磷酸溶液；
(2)将环氧大豆油50g溶于20g乙醇中，得到环氧大豆油溶液，在氮气保护条件下将环氧大豆油溶液滴加到步骤(1)得到的磷酸溶液中，所述环氧大豆油溶液滴加到磷酸溶液中的滴加时的速度为0.1g/min，反应温度为60℃，滴加结束后继续反应2h，反应结束后将溶剂脱除，得到磷酸化环氧大豆油，所述溶剂脱除的脱除温度为60℃，搅拌转速为20r/s，脱除时间为30min；
(3)向步骤(2)中的磷酸化环氧大豆油中加入碱性催化剂氢氧化钾，调节pH至8，得到碱性磷酸化环氧大豆油；
(4)将步骤(3)中得到的碱性磷酸化环氧大豆油与20g山梨醇混合复配后，与50g环氧丙烷在60℃下进行聚合反应6h，制得反应型阻燃聚醚多元醇。
实施例3一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法，包括以下步骤：
(1)在装配有磁力搅拌器、温度计、冷凝装置和氮气保护装置的三口烧瓶内，加入磷酸30g和四氢呋喃50g，得到磷酸溶液；
(2)将环氧大豆油200g溶于50g四氢呋喃中，得到环氧大豆油溶液，在氮气保护条件下将环氧大豆油溶液滴加到步骤(1)得到的磷酸溶液中，所述环氧大豆油溶液滴加到磷酸溶液中的滴加时的速度为1g/min，反应温度为120℃，滴加结束后继续反应6h，反应结束后将溶剂脱除，得到磷酸化环氧大豆油，所述溶剂脱除的脱除温度为100℃，搅拌转速为20r/s，脱除时间为120min；
(3)向步骤(2)中的磷酸化环氧大豆油中加入碱性催化剂二甲胺与乙二胺，调节pH至14，得到碱性磷酸化环氧大豆油；
(4)将步骤(3)中得到的碱性磷酸化环氧大豆油与50g甘油混合复配后，与200g环氧乙烷、100g环氧丙烷在120℃下进行聚合反应10h，制得反应型阻燃聚醚多元醇。
实验例：为了验证本发明环氧大豆油磷酸化方法制备得到的反应型阻燃聚醚多元醇的性能，将本发明实施例1中的反应型阻燃聚醚多元醇与普通硬泡聚醚4110做对比，得到结果如表1所示
表1对比试验结果表
配方表 实施例1阻燃聚醚多元醇/(质量份) 4110聚醚/(质量份)
聚醚多元醇 100 100
匀泡剂 2 2
催化剂 1 1
水 1.5 1.5
发泡剂 20 20
异氰酸酯指数 1.1 1.1
密度 28.36 28.75
氧指数 26.9 21.2
由实验结果可知：本发明实施例1中的反应型阻燃聚醚多元醇与普通硬泡聚醚4110相比，密度更小，氧指数更大，表明本发明环氧大豆油磷酸化方法制备得到的反应型阻燃聚醚多元醇具有更好的阻燃效果和产品稳定性，性能更佳。

Claims (9)

1.一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)在装配有磁力搅拌器、温度计、冷凝装置和氮气保护装置的三口烧瓶内，加入磷酸和溶剂，得到磷酸溶液；
(2)将环氧大豆油溶于溶剂中，得到环氧大豆油溶液，在氮气保护条件下将环氧大豆油溶液滴加到步骤(1)得到的磷酸溶液中，滴加结束后继续反应1-6h，反应结束后将溶剂脱除，得到磷酸化环氧大豆油；
(3)向步骤(2)中的磷酸化环氧大豆油中加入碱性催化剂，调节pH至8-14，得到碱性磷酸化环氧大豆油；
(4)将步骤(3)中得到的碱性磷酸化环氧大豆油与起始剂混合复配后，与环氧烷烃发生聚合反应，制得反应型阻燃聚醚多元醇。
2.根据权利要求1所述的一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法，其特征在于：步骤(1)中所述溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇、四氢呋喃、环戊烷中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法，其特征在于：步骤(2)中所述环氧大豆油溶液滴加到磷酸溶液中的滴加时的速度为0.1-2g/min，反应温度为60-120℃。
4.根据权利要求1所述的一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法，其特征在于：步骤(2)中所述溶剂脱除的脱除温度为60-100℃，搅拌转速为20r/s，脱除时间为30-120min。
5.根据权利要求1所述的一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法，其特征在于：步骤(3)中所述碱性催化剂为氢氧化钾、二甲胺、乙二胺、三乙醇胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法，其特征在于：步骤(4)中所述起始剂为蔗糖、山梨醇、甘油、二乙二醇中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法，其特征在于：步骤(4)中所述环氧烷烃为环氧丙烷、环氧氯丙烷、环氧乙烷中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种环氧大豆油磷酸化制备反应型阻燃聚醚多元醇的方法，其特征在于：步骤(4)中所述聚合反应温度为60-140℃，反应时间为2-10h。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种环氧大豆油磷酸化制备的反应型阻燃聚醚多元醇，其特征在于：包括以下质量分数的原料：磷酸10-30份、溶剂20-100份、环氧大豆油50-200份、碱性催化剂1-5份、起始剂20-80份和环氧烷烃50-300份。
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