一种蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇的制备方法技术

一种蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇的制备方法，按比例，由以下步骤制得：将蓖麻油酸、醇类化合物、磷酰二氯在惰性有机溶剂中进行酯化反应，过滤和减压蒸出惰性有机溶剂，得阻燃脂肪酸；在季铵盐催化剂和的固体碱作用下，阻燃脂肪酸与环氧氯丙烷进行开环、闭环反应得阻燃脂肪酸基环氧；阻燃脂肪酸基环氧与醇胺在惰性有机溶剂中开环加成反应，然后减压蒸出惰性有机溶剂，得蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇。应用本发明专利技术的方法制得的蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇，其分子结构中具有生物基原料蓖麻油酸，又含有磷、氮元素，兼有环保、阻燃双重效果。蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇具有反应条件温和、工艺简单的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物基阻燃聚醚多元醇的制备方法。
技术介绍
随着石化资源的匮乏和环境污染的日益加剧，人们逐渐以可再生的生物质原料代替石化聚醚多元醇制备聚氨酯材料，达到环保和可持续发展的目标。目前生物基聚氨酯材料用聚醚多元醇原料有大豆油、蓖麻油、菜籽油、棉籽油等及其衍生物，如蓖麻油酸等脂肪酸。但用其制备的聚氨酯材料未经阻燃处理，阻燃性能差，达不到防火阻燃要求，存在安全隐患。聚氨酯材料的阻燃有添加型和反应型两种方式。目前以添加型为主，但其存在添加量大，阻燃效率低，与材料相容性差，使力学性能降低等问题。因此，聚氨酯材料用反应型阻燃剂越来越受到人们的重视。生物基聚醚多元醇本身不具有阻燃性，仍需添加大量阻燃剂。如何将环保阻燃元素磷、氮、硅引入到聚醚分子链中成为有效的改性方法之一。因此研究兼有环保、阻燃生物基聚醚多元醇具有重要的价值。
技术实现思路
解决的技术问题：为了解决传统聚氨酯材料存在原料匮乏、环境污染、易燃等问题，本专利技术提供了一种蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇的制备方法，兼有环保、阻燃的双重效果。技术方案一种蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇的制备方法，按比例，由以下步骤制得：第一步，5℃，醇类化合物与磷酰二氯各1mol在惰性有机溶剂中进行酯化反应3～5h；滴加蓖麻油酸，在5～30℃下反应8～12h；过滤、减压蒸馏得阻燃脂肪酸；第二步，100～120℃，在占阻燃脂肪酸与环氧氯丙烷总质量0.5～3％的季铵盐催化剂的催化下，将1mol第一步所得阻燃脂肪酸与5～10mol环氧氯丙烷开环反应1～3h后，加入1mol固体碱，在40～80℃下反应2～5h，过滤、减压蒸馏得阻燃脂肪酸基环氧；第三步，50～90℃，将1mol第二步所得阻燃脂肪酸基环氧与1mol醇胺在惰性有机溶剂中开环加成反应3～7h，然后减压蒸除惰性有机溶剂，得蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇；第一步中所用的醇类化合物是甲醇、乙醇、异丙醇中的一种。第一步中所用的磷酰二氯是乙基磷酰二氯、苯氧基磷酰二氯、苯基磷酰二氯、甲基磷酰二氯中的一种。第二步中的固体碱为氢氧化钠；氢氧化钾或氢氧化铝。第三步中所用的醇胺是二乙醇胺、乙醇胺、二甘醇胺中的一种。惰性有机溶剂为四氢呋喃、甲苯、二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯中的至少一种。有益效果1、应用本专利技术的方法制得的蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇，其分子结构中具有蓖麻油酸链段，又含有磷、氮元素，兼有环保、阻燃双重效果。2、蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇具有反应条件温和、工艺简单的特点。3、实施例中蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇在阻燃性较传统聚醚多元醇有所提高。附图说明图1为蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇制备方法的红外光谱谱图。具体实施方式本专利技术采用以下技术路线制备一种蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇的制备方法。(1)阻燃脂肪酸的合成(2)阻燃脂肪酸基环氧的合成(3)蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇的合成(一)，5℃，醇类化合物与磷酰二氯各1mol在惰性有机溶剂中进行酯化反应3～5h；滴加蓖麻油酸，在5～30℃下反应8～12h；过滤，减压蒸馏得阻燃脂肪酸；(二)，100～120℃，在占阻燃脂肪酸与环氧氯丙烷总质量0.5～3％的季铵盐催化剂的催化下，将1mol第一步所得阻燃脂肪酸与5～10mol环氧氯丙烷开环反应1～3h后，加入1mol固体碱，在40～80℃下反应2～5h，减压蒸馏得阻燃脂肪酸基环氧；(三)，50～90℃，将1mol第二步所得阻燃脂肪酸基环氧与1mol分子量为醇胺在惰性有机溶剂中开环加成反应2～5h，然后减压蒸除惰性有机溶剂，得蓖麻油酸基阻燃聚醚；第一步中所用的醇类化合物是甲醇、乙醇、异丙醇中的一种。第一步中所用的磷酰二氯是乙基磷酰二氯、苯氧基磷酰二氯、苯基磷酰二氯、甲基磷酰二氯中的一种。第二步中的固体碱为氢氧化钠；氢氧化钾或氢氧化铝。第三步中所用的醇胺是二乙醇胺、乙醇胺、二甘醇胺中的一种。惰性有机溶剂为四氢呋喃、甲苯、二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、丙酮中的至少一种。实施例1(一)阻燃脂肪酸的制备在装有加热套、搅拌装置、温度计的500mL三口烧瓶中，加入苯氧基磷酰二氯1mol和甲苯，冰水浴中降温至5℃，滴加1mol乙醇的甲苯溶液，反应4h；再滴加1mol蓖麻油酸的甲苯溶液，25℃反应8h，过滤，然后减压到-0.1～-0.09MPa，蒸除溶剂甲苯，得阻燃脂肪酸。(二)阻燃脂肪酸基环氧的制备在装有加热套、搅拌装置、温度计的500mL三口烧瓶中，加入1mol步骤(一)所得阻燃脂肪酸，5mol环氧氯丙烷，及占阻燃脂肪酸与环氧氯丙烷总质量0.5％的苄基三乙基氯化铵为催化剂，在117℃以300转/分转速搅拌反应2h；降温至60℃，加入1mol氢氧化钾，反应2h，过滤，然后减压到-0.1～-0.09MPa，蒸除过量环氧氯丙烷，得阻燃脂肪酸基环氧。(三)蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇的制备在装有加热套、搅拌装置、温度计的500mL三口烧瓶中，以乙酸乙酯为溶剂，加入1mol步骤(二)所得阻燃脂肪酸基环氧与1mol二甘醇胺，在50℃下反应7h，然后减压到-0.1～-0.09MPa，蒸除溶剂乙酸乙酯，即得蓖麻油酸基阻燃聚醚。本实施例制备的蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇，其红外光谱图如1所示：谱图中阻燃脂肪酸曲线中羧基的基团特征峰(1710cm-1处)消失；在阻燃脂肪酸基环氧曲线中，1735cm-1、910cm-1处分别出现了酯基和环氧基吸收峰，说明羧基与环氧氯丙烷发生了开环、闭环发生；在蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇曲线中，出现了羟基的基团特征峰(3343cm-1处)，环氧基的基团特征峰(910cm-1处)消失，说明醇胺化合物与阻燃脂肪酸基环氧发生了开环加成反应，生成了蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇。以下实施例制备的产物具有与实施例1的红外光谱类似，不再具体描述。实施例2(一)阻燃脂肪酸的制备在装有加热套、搅拌装置、温度计的500mL三口烧瓶中，加入乙基磷酰二氯1mol和丙酮，冰水浴中降温至5℃，滴加1mol甲醇的丙酮溶液，反应3h；再滴加1mol蓖麻油酸的丙酮溶液，5℃室温反应12h；过滤，然后减压到-0.1～-0.09MPa，蒸除溶剂丙酮，得阻燃脂肪酸。(二)阻燃脂肪酸基环氧的制备在装有加热套、搅拌装置、温度计的500mL三口烧瓶中，加入1mol步骤(一)所得阻燃脂肪酸，10mol环氧氯丙烷，及占阻燃脂肪酸与环氧氯丙烷总质量2％的苄基三乙基氯化铵为催化剂，在100℃以300转/分转速搅拌反应3h；降温至40℃，加入1mol氢氧化钠，反应5h，过滤，然后减压到-0.1～-0.09MPa，蒸除过量环氧氯丙烷，得阻燃脂肪酸基环氧。(三)蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇的制备在装有加热套、搅拌装置、温度计的500mL三口烧瓶中，以甲苯为溶剂，加入1mol步骤(二)所得阻燃脂肪酸基环氧与1mol二乙醇胺，在90℃下反应3h，然后减压到-0.1～-0.09MPa，蒸除溶剂甲苯，即得蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇。实施例3(一)阻燃脂肪酸的制备在装有加热套、搅拌装置、温度计的500mL三口烧瓶中，加入甲基磷酰二氯1mol和四氢呋喃，冰水浴中降温至5℃，滴加1mol异丙醇的四氢呋喃溶液，反应5h；再滴加1mol蓖麻油酸的四氢呋喃溶液，30℃反应10h；过滤，然后减压到-0.1～-0.09MPa，蒸除溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇的制备方法，其特征在于按比例，由以下步骤制得：第一步，5℃，醇类化合物与磷酰二氯各1mol在惰性有机溶剂中进行酯化反应3～5h；滴加蓖麻油酸，在5～30℃下反应8～12h；过滤，减压蒸馏得阻燃脂肪酸；第二步，100～120℃，在占阻燃脂肪酸与环氧氯丙烷总质量0.5～3％的季铵盐催化剂的催化下，将1mol第一步所得阻燃脂肪酸与5～10mol环氧氯丙烷开环反应1～5h；加入1mol固体碱，在40～80℃下闭环反应2～5h；过滤，减压蒸馏得阻燃脂肪酸基环氧；第三步，50～90℃，将1mol第二步所得阻燃脂肪酸基环氧与1mol醇胺在惰性有机溶剂中开环加成反应3～7h，然后减压蒸除惰性有机溶剂，得蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇。

【技术特征摘要】
1.一种蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇的制备方法，其特征在于按比例，由以下步骤制得：第一步，5℃，醇类化合物与磷酰二氯各1mol在惰性有机溶剂中进行酯化反应3～5h；滴加蓖麻油酸，在5～30℃下反应8～12h；过滤，减压蒸馏得阻燃脂肪酸；第二步，100～120℃，在占阻燃脂肪酸与环氧氯丙烷总质量0.5～3％的季铵盐催化剂的催化下，将1mol第一步所得阻燃脂肪酸与5～10mol环氧氯丙烷开环反应1～5h；加入1mol固体碱，在40～80℃下闭环反应2～5h；过滤，减压蒸馏得阻燃脂肪酸基环氧；第三步，50～90℃，将1mol第二步所得阻燃脂肪酸基环氧与1mol醇胺在惰性有机溶剂中开环加成反应3～7h，然后减压蒸除惰性有机溶剂，得蓖麻油酸基阻燃聚醚多元醇。2.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：储富祥，丁海阳，王春鹏，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院林产化学工业研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32