一种阻燃性聚氨酯预聚体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃性聚氨酯预聚体及其制备方法。制备方法包括如下步骤：1)将聚醚多元醇加入反应釜中，抽真空，控温并用搅拌器搅拌；2)体系降温，通氮气保护；3)加入二异氰酸酯和适量催化剂，控温同时加大搅拌速度；4)根据体系中NCO含量，向反应体系缓慢加入硅烷偶联剂，继续搅拌；5)体系加入阻燃剂，继续搅拌；6)体系抽真空除去气泡，即可得到目标产物。本发明专利技术所得的聚氨酯预聚体具有优异的阻燃性能同时还具有良好的机械性能和环保效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚氨酯预聚体，特别是涉及一种阻燃性聚氨酯预聚体及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯由于具有良好的力学性能、耐低温性、耐磨性和对基材有良好粘附性等特点，它在建筑行业和交通运输业都具有广泛的应用。随着城市建筑的现代化和交通运输业的不断发展，密封胶在家庭装修和交通运输中的消费量迅速增长。但是未经阻燃处理的聚氨酯材料的易燃缺点极大地限制了它的应用范围，也对相关领域的经济财产和人身安全构成了火灾威胁。因此，发展阻燃性聚氨酯材料意义重大。
技术实现思路
本专利技术提供了一种阻燃效果好，安全无毒，力学性能优异的阻燃性聚氨酯预聚体及其制备方法。本专利技术目的通过如下技术方案实现：一种阻燃性聚氨酯预聚体的制备方法，包括如下步骤：第一步，将聚醚多元醇加入到反应釜中，抽真空，控制温度在100℃～120℃，搅拌2-3小时；第二步，使体系降温到40℃～50℃，体系通氮气保护；第三步，将二异氢酸酯加入反应釜中，加入二月桂酸二丁基锡，同时加大搅拌速度，控制温度在60℃～80℃反应3-5小时；第四步，根据体系中游离NCO基含量，向反应体系中缓慢加入硅烷偶联剂，继续搅拌反应2-5小时；第五步，向体系中加入阻燃剂，继续搅拌1-3小时；所述阻燃剂为有机硼氮阻燃剂和氢氧化镁；第六步，反应结束，体系抽真空除去气泡，得到阻燃性聚氨酯预聚体。为进一步实现本专利技术目的，优选地，以质量份数计，原料的用量为：聚醚多元醇100-150份、二异氢酸酯30～50份、二月桂酸二丁基锡0.1～1份、硅烷偶联剂0.1-1份和5～50份阻燃剂。为进一步实现本专利技术目的，优选地，所述聚醚多元醇为聚醚二元醇和/或聚醚三元醇。为进一步实现本专利技术目的，优选地，所述的聚醚二元醇为PPG-1000、PPG-1500、PPG-2000、PPG-4000、PPG-6000或PPG-8000；所述的聚醚三元醇包括PPG-3000、PPG-5000或PPG-7000。为进一步实现本专利技术目的，优选地，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷-4,4’-二异氢酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氢酸酯(IPDI)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)中的一种或多种。为进一步实现本专利技术目的，优选地，所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-170和Y-9669中的一种或多种。为进一步实现本专利技术目的，优选地，以质量份数计，所述的有机硼氮阻燃剂为5-20份，所述氢氧化镁为5-20份。为进一步实现本专利技术目的，优选地，所述有机硼氮阻燃剂为具有以下结构的化合物中的一种或多种：一种阻燃性聚氨酯预聚体，由上述制备方法制得。本专利技术与现有聚氨酯相比具有如下优点和有益效果：该阻燃性聚氨酯的独特性在于，阻燃剂分子结构中含有硼酸酯基团和三嗪环，硼酸酯基团在燃烧过程中脱水，促进成炭，三嗪环在燃烧过程中释放出大量难燃气体，使得炭层膨胀。硼酸酯基团和三嗪环的共同作用，促进聚氨酯预聚体形成稳定膨胀的炭层，覆盖在基材的表明，充当隔热层，隔绝热和氧的传播，阻止可燃物的燃烧。另外硼系阻燃剂是一类无毒高效的阻燃剂，能够有效的促进环氧树脂成炭，抑制燃烧。因此，所制备的聚氨酯预聚体不仅具有好的阻燃性能，还有望成为优良的环保型聚氨酯预聚体。具体实施方式为更好地理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术做进一步的说明，但本专利技术的实施方式不限如此。实施例1第一步，以质量份数计，将相对分子量为1000的聚醚二元醇(PPG-1000)65份，相对分子量为3000的聚醚三元醇(PPG-3000)23份，加入到反应釜中，抽真空，控制温度在120℃，搅拌2小时；第二步，使体系降温到40℃，体系通氮气保护；第三步，以质量份数计，将二苯基甲烷二异氢酸酯(MDI)32份加入反应釜中，加入二月桂酸二丁基锡0.1份，加大搅拌速度到300rpm/min，控制温度在80℃反应3小时；第四步，以质量份数计，向反应体系中缓慢加入硅烷偶联剂(KH-550)0.13份，继续搅拌，反应2小时；第五步，以质量份数计，向体系中加入10份有机硼氮阻燃剂3BT和15份氢氧化镁，继续搅拌1小时；第六步，反应结束，体系抽真空除去气泡，趁热倒出，即可得到目标产物。3BT的结构式为：名称为2,4,6-三-([1,3,2]二氧硼戊环-2-氧代)-1,3,5-三嗪，简称3BT，通过如下步骤制备：1)在三口烧瓶中加入7ml乙二醇和80ml甲苯，搅拌并逐渐升温至45℃，加入7.56g硼酸，继续升温至84℃，搅拌50分钟至硼酸完全溶解；待分水器内水分不再增加，继续反应2h；2)将第一步的反应液减压蒸馏除去甲苯，在70℃真空干燥，得无色透明粘稠液体的中间产物1；将8.18g中间产物1溶于60ml四氢呋喃溶液中；3)在氮气保护下，称取5.78g三聚氯氰溶于40ml四氢呋喃溶液中，然后加入3.97g氢氧化钠。在23℃下，加入溶有中间产物1的四氢呋喃溶液体积的一半，反应2h，然后升温至40℃，继续滴加剩余的溶有中间产物1的四氢呋喃溶液，反应2h，滴加完毕后，升温至90℃，持续反应4h；4)将第三步所得的反应混合液抽滤，液相用旋转蒸发仪旋干，得到粗产物；以四氢呋喃和二氯甲烷的混合液(体积比为1:10)作为冲洗液，用色谱柱进行分离，得到白色固体3BT。利用质谱和核磁共振氢谱表征所得到的产物，结构表征数据如下：MS:m/z 339.08(M+)1H NMR(600MHz,DMSO-d6,ppm):δ4.07(t,12H)。其中δ＝4.07ppm为烷基链峰；2,4,6-三-([1,3,2]二氧硼戊环-2-氧代)-1,3,5-三嗪(3BT)的理论分子量为339.08，结合质谱我们得出，该产物为3BT。实施例2第一步，以质量份数计，将相对分子量为4000的聚醚二元醇(PPG-4000)60份，相对分子量为5000的聚醚三元醇(PPG-5000)30份加入到反应釜中，抽真空，控制温度在120℃，搅拌2.5小时；第二步，使体系降温到42℃，体系通氮气保护；第三步，以质量份数计，将二苯基甲烷二异氢酸酯(MDI)30份加入反应釜中，加入二月桂酸二丁基锡0.1份，加大搅拌速度到300rpm/min，控制温度在80℃反应3小时；第四步，以质量份数计，向反应体系中缓慢加入硅烷偶联剂(KH-170)0.15份，继续搅拌，反应2.5小时；第五步，以质量份数计，向体系中加入23份有机硼氮阻燃剂3BeT和10份氢氧化镁，继续搅拌2小时；第六步，反应结束，体系抽真空除去气泡，趁热倒出，即可得到目标产物。本实施例中，3BeT为星型三嗪衍生物，名称为2,4,6-三-{2-([1,3,2]二氧硼戊环-2-氧代)-乙氧基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃性聚氨酯预聚体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：第一步，将聚醚多元醇加入到反应釜中，抽真空，控制温度在100℃～120℃，搅拌2‑3小时；第二步，使体系降温到40℃～50℃，体系通氮气保护；第三步，将二异氢酸酯加入反应釜中，加入二月桂酸二丁基锡，同时加大搅拌速度，控制温度在60℃～80℃反应3‑5小时；第四步，根据体系中游离NCO基含量，向反应体系中缓慢加入硅烷偶联剂，继续搅拌反应2‑5小时；第五步，向体系中加入阻燃剂，继续搅拌1‑3小时；所述阻燃剂为有机硼氮阻燃剂和氢氧化镁；第六步，反应结束，体系抽真空除去气泡，得到阻燃性聚氨酯预聚体。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃性聚氨酯预聚体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：第一步，将聚醚多元醇加入到反应釜中，抽真空，控制温度在100℃～120℃，搅拌2-3小时；第二步，使体系降温到40℃～50℃，体系通氮气保护；第三步，将二异氢酸酯加入反应釜中，加入二月桂酸二丁基锡，同时加大搅拌速度，控制温度在60℃～80℃反应3-5小时；第四步，根据体系中游离NCO基含量，向反应体系中缓慢加入硅烷偶联剂，继续搅拌反应2-5小时；第五步，向体系中加入阻燃剂，继续搅拌1-3小时；所述阻燃剂为有机硼氮阻燃剂和氢氧化镁；第六步，反应结束，体系抽真空除去气泡，得到阻燃性聚氨酯预聚体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：以质量份数计，原料的用量为：聚醚多元醇100-150份、二异氢酸酯30～50份、二月桂酸二丁基锡0.1～1份、硅烷偶联剂0.1-1份和5～50份阻燃剂。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述聚醚多元醇为聚醚二元醇和/或聚醚三元醇。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐桥华，胡建华，李艳，李逢兰，刘平，李远光，邹红，
申请(专利权)人：广东时利和汽车实业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44