一种含氮结构的阻燃聚醚多元醇及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种含氮结构的阻燃聚醚多元醇及制备方法，所述含氮结构的阻燃聚醚多元醇按重量份数计算，由5~20份苯酚、10~60份甲醛、0.001~0.05份碱性催化剂、5~20份三聚氰胺、2~10份共起始剂、60~150份环氧氯丙烷和0.05~2.5份聚合催化剂组成，其制备方法即将苯酚加热熔化，加入碱性催化剂、甲醛进行反应1~4h得到甲阶酚醛树脂，加入三聚氰胺继续反应得羟甲基化三聚氰胺-苯酚树脂，加入共起始剂、环氧氯丙烷和聚合催化剂，加热至70~100℃反应16~24h后，于100~130℃下真空反应1~2h，即得含氮结构的阻燃聚醚多元醇。该制备方法操作简单、无需高压反应，成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于高分子合成研究领域。
技术介绍
聚醚多元醇是制备聚氨酯硬泡的关键原料之一，通常情况下要求其具有阻燃功倉泛。 目前对聚氨酯硬泡进行阻燃处理的方式有两种:一种方法是外加阻燃剂，如富氮化合物三聚氰胺或三聚氰胺衍生物因具有热稳定性优良的六元杂环结构，是最常用的添加型阻燃剂。添加型阻燃虽能够在一定程度上提高聚氨酯硬泡的阻燃性能，但由于阻燃剂的渗析迁移而产生阻燃失效问题。 另一种方法则是在以多元醇或有机胺为起始剂、与环氧丙烷(或其衍生物)经过高温高压反应合成聚醚多元醇的过程中，通过改性或接枝将阻燃元素(如磷、卤、氮等)或阻燃结构(如大杂环)，引入聚醚多元醇的分子链结构中。其中含卤阻燃聚醚多元醇的使用最为广泛，但却存在原料价格高、生产危险性大、烟气毒性大等严重不足。 基于以上背景，迫切需要开发低成本、高阻燃、常压下能够规模化生产的结构阻燃聚醚多元醇。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服传统阻燃聚醚多元醇生产必须高温高压、成本高之技术难题，而提供的一种生产成本低，可在常压、低温下规模化生产的含氮结构的阻燃聚醚多元醇的方法。 本专利技术的技术方案一种含氮结构的阻燃聚醚多元醇，按重量份数计算其原料组成及含量如下: 苯酚5?20份 甲醛10?60份 碱性催化剂0.ΟΟΓΟ.05份 三聚氰胺5?20份 共起始剂2?10份 环氧氯丙烷55?150份 聚合催化剂0.05^2.5份其中所述的甲醛为质量百分比浓度为35?40%的甲醛水溶液；所述的碱性催化剂为质量百分比浓度为2(Γ40%的氢氧化钡水溶液、质量百分比浓度为10?50%的NaOH水溶液、质量百分比浓度为10?50%的KOH水溶液，质量百分比浓度为5^25%的氨水或质量百分比浓度为5?10%碳酸钠水溶液； 所述的共起始剂为乙二醇、丙三醇、1，4-丁二醇、三乙醇胺、二乙醇胺、蔗糖或三羟甲基丙烧;所述的聚合催化剂为质量百分比浓度为10?50%的NaOH、质量百分比浓度为10?50%的KOH水溶液或三氟化硼乙醚络合物； 其羟値为 112.9?142.5mgK0H/g，粘度为 5866?22347 mPa.s/25°C，水分彡 0.15%。 上述的一种含氮结构的阻燃聚醚多元醇的制备方法，具体包括如下步骤:(1)、将苯酚加热融化，再向其中加入碱性催化剂，升温至5(T90°C后，加入甲醛总重量份的50、0%，反应广4 h，得到甲阶酚醛树脂；(2)、后向步骤(I)所得甲阶酚醛树脂中加入三聚氰胺和余量的甲醛，控制温度为6(T90°C进行反应至混合物澄清透明，得羟甲基化三聚氰胺-酚醛树脂；(3)、向步骤(2)所得羟甲基化三聚氰胺-酚醛树脂中加入共起始剂、聚合催化剂和环氧氯丙烷，搅拌并加热至7(Tl00°C，恒温反应16?24 h，然后升温至10(Tl3(TC，在-0.1MPa下真空反应f 2 h脱除溶剂等小分子后即得到含氮结构的阻燃聚醚多元醇。 上述所得的含氮结构的阻燃聚醚多元醇，经NEXUS870型傅立叶转换红外光谱(美国Nicolet公司)扫描，在1610?1622 cnT1、1512?1515 cm'813?815 cnT1波数具有三聚氰胺的红外特征吸收峰，1598?1600 cm_1U498l502cm_1U450l455cm_1有苯环骨架伸缩振动；采用邻苯二甲酸酐吡啶法测定羟値为112.9?142.5mgK0H/g ;采用NDJ-8S自动数显粘度仪测定其粘度为5866?22347mPa.s/25°C ;根据GB/T 12008.6所述方法测定其水分为(0.15%。 本专利技术的有益成果本专利技术的一种含氮结构的阻燃聚醚多元醇，由于在阻燃聚醚多元醇分子结构中同时引入了具有高阻燃特性的三聚氰胺和苯酚结构。前者不仅具有极高的含氮量(为66.7%)，还具有优异耐热性能的稳定三嗪环结构。其在受热时既能发生升华、挥发、分解等吸热反应，又能释放出不燃性气体，从而在可燃物表面形成膨胀阻隔碳层，达到高效阻燃效果。后者则利用特征的刚性苯环结构，在提高制品的承载性能同时，还具有低可燃性和低发烟性。由于三聚氰胺和苯酚二者协同共同发挥阻燃作用，因此所得的含氮结构的阻燃聚醚多元醇具有优异的阻燃性能。 进一步，本专利技术的含氮结构的阻燃聚醚多元醇的制备方法，具有操作简单、无需高压、高温反应等特点，进一步，由于所用原料为环氧氯丙烷，因此还具有成本低廉的特点。 进一步，本专利技术的含氮结构的阻燃聚醚多元醇的制备方法，所得含氮结构阻燃聚醚多元醇的羟値为112.9?142.5mgK0H/g，粘度为5866?22347mPa.s/25°C，水分彡0.15%。 【附图说明】 图1、实施例1所得的含氮结构阻燃聚醚多元醇的红外光谱图。 【具体实施方式】 下面通过具体实施例并结合附图对本专利技术进一步详细描述，但并不限制本专利技术。 本专利技术所用苯酚、甲醛水溶液、碱性催化剂、三聚氰胺、共起始剂、环氧氯丙烷均购自上海国药集团；本专利技术所用聚合催化剂，由淮安巴德聚氨酯科技有限公司提供。 本专利技术的各实施例中:采用NEXUS870型傅立叶转换红外光谱(美国Nicolet公司)测定含氮结构的阻燃聚醚多元醇的红外特征吸收峰；采用邻苯二甲酸酐吡啶法测定含氮结构的阻燃聚醚多元醇的羟値；采用NDJ-8S自动数显粘度仪测定含氮结构的阻燃聚醚多元醇的粘度；根据GB/T 12008.6所述方法测定含氮结构的阻燃聚醚多元醇的水分。 实施例1一种含氮结构的阻燃聚醚多元醇，按重量份数计算，其原料组成及含量如下: 苯酚10.0份 甲醛18.0份 碱性催化剂0.01份 三聚氰胺5.0份 共起始剂3.0份 环氧氯丙烷100.0份 聚合催化剂1.0份所述的甲醛为质量百分比浓度为37%的甲醛水溶液；所述的碱性催化剂为质量百分比浓度为15%的NaOH水溶液；所述的共起始剂为丙三醇；所述的聚合催化剂为质量百分比浓度为30%的NaOH水溶液。 上述的一种含氮结构的阻燃聚醚多元醇的制备方法，具体包括以下步骤:(1)、将苯酚加入250mL四口烧瓶中并加热融化，再向其中加入碱性催化剂，升温至60°C后，加入甲醛总重量份的90%，反应4h，得到甲阶酚醛树脂；(2)、后向步骤(I)所得甲阶酚醛树脂中加入三聚氰胺和余量的甲醛，控制温度为60°C进行反应至混合物澄清透明，得羟甲基化三聚氰胺-酚醛树脂；(3)、向步骤(2)所得羟甲基化三聚氰胺-酚醛树脂中加入共起始剂、聚合催化剂和环氧氯丙烷，搅拌并加热至80°C，恒温反应24 h，然后升温至120°C，在-0.1MPa下真空反应1.5 h脱除溶剂等小分子后，即得含氮结构的阻燃聚醚多元醇。 上述所得的含氮结构阻燃聚醚多元醇，所得的红外光谱图如图1所示，从图1中可以看出，在1620 cnT1、1513 cm'814 cnT1波数具有三聚氰胺的红外特征吸收峰，1600 cnT1、1500cm^U454cm^处有苯环骨架伸缩振动；由此表明了产物分子链中含有三聚氰胺和苯酚的特征结构。 上述所得的含氮结构阻燃聚醚多元醇经测定，其羟値为138.3mgK0H/g，其粘度为5866mPa.s/25°C，其水分为 0.12%。 实施例2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氮结构的阻燃聚醚多元醇，其特征在于所述的含氮结构的阻燃聚醚多元醇在1610~1622 cm‑1、1512~1515 cm‑1、813~815 cm‑1波数具有三聚氰胺的红外特征吸收峰，1598~1600 cm‑1、1498~1502 cm‑1、1450~1455 cm‑1有苯环骨架伸缩振动；采用邻苯二甲酸酐吡啶法测定羟値为112.9~142.5mgKOH/g；采用NDJ‑8S自动数显粘度仪测定其粘度为5866~22347mPa.s/25℃；根据GB/T 12008.6所述方法测定其水分为≤0.15%；所述含氮结构的阻燃聚醚多元醇，按重量份数计算，其原料组成及含量 如下：苯酚                      5~20份甲醛                      10~60份碱性催化剂                0.001~0.05份三聚氰胺                  5~20份共起始剂                  2~10份环氧氯丙烷                55~150份聚合催化剂                0.05~2.5份其中所述的甲醛为质量百分比浓度为35~40%的甲醛水溶液；所述的碱性催化剂为质量百分比浓度为20~40%的氢氧化钡水溶液、质量百分比浓度为10~50%的NaOH水溶液、质量百分比浓度为10~50%的KOH水溶液、质量百分比浓度为5~25%的氨水或质量百分比浓度为5~10%碳酸钠水溶液； 所述的共起始剂为乙二醇、丙三醇、1, 4‑丁二醇、三乙醇胺、二乙醇胺、蔗糖或三羟甲基丙烷； 所述的聚合催化剂为质量百分比浓度为10~50%的NaOH、质量百分比浓度为10~50%的KOH水溶液或三氟化硼乙醚络合物。...

【技术特征摘要】
1.一种含氮结构的阻燃聚醚多元醇，其特征在于所述的含氮结构的阻燃聚醚多元醇在1610?1622 cnT1、1512?1515 cm'813?815 cnT1波数具有三聚氰胺的红外特征吸收峰，1598?1600 cnT1、1498?1502 cnT1、1450?1455 cnT1 有苯环骨架伸缩振动; 采用邻苯二甲酸酐吡啶法测定羟値为112.扩142.5mgKOH/g ； 采用NDJ-8S自动数显粘度仪测定其粘度为5866?22347mPa.s/25°C ； 根据GB/T 12008.6所述方法测定其水分为< 0.15% ； 所述含氮结构的阻燃聚醚多元醇，按重量份数计算，其原料组成及含量如下: 苯酚5?20份 甲醛10?60份 碱性催化剂0.ΟΟΓΟ.05份 三聚氰胺5?20份 共起始剂2?10份 环氧氯丙烷55?150份 聚合催化剂0.05^2.5份 其中所述的甲醛为质量百分比浓度为35?40%的甲醛水溶液； 所述的碱性催化剂为质量百分比浓度为2(Γ40%的氢氧化钡水溶液、质量百分比浓度为10?50%的NaOH水溶液、质量百分比浓度为10?50%的K0H水溶液、质量百分比浓度为5^25%的氨水或质量百分比浓度为5?10%碳酸钠水溶液； 所述的共起始剂为乙二醇、丙三醇、1，4-丁二醇、三乙醇胺、二乙醇胺、蔗糖或三羟甲基丙烧； 所述的聚合催化剂为质量百分比浓度为10?50%的NaOH、质量百分比浓度为10?50%的K0H水溶液或三氟化硼乙醚络合物。2.如权利要求1所述的一种含氮结构的阻燃聚醚多元醇，其特征在于按重量份数计算，其原料组成及含量如下: 苯酚5-20份 甲醛15-45份 碱性催化剂0.008-0.03份 三聚氰胺5-15份 共起始剂2-5份 环氧氯丙烷55-150份 聚合催化剂0.5-2.1份。3.如权利要求2所述的一种含氮结构的阻燃聚醚多元醇，其特征在于按重量份数计算，其原料组成及含量如下: 苯酚10.0份 甲醛18.0份 碱性催化剂0.01份 三聚氰胺5.0份 共起始剂3.0份 环氧氯丙烷100.0份 聚合催化剂1.0份 所述的甲醛为质量百分比浓度为37%的甲醛水溶液； 所述的碱性催化剂为质量百分比浓度为15%的NaOH水溶液； 所述的共起始剂为丙三醇； 所述的聚合催化剂为质量百分比浓度为30%的NaOH水溶液。4.如权利要求2所述的一种含氮结构的阻燃聚醚多元醇，其特征在于按重量份数计算，其原料组成及含量如下:苯酚5.0份 甲醛15.0份 碱性催化剂0.008份 三聚氰胺5.0份 共起始剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾润萍，魏路，何新耀，黄茂松，
申请(专利权)人：上海应用技术学院，
类型：发明
国别省市：上海;31