一种生物基阻燃多元醇及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种生物基阻燃多元醇及其制备方法和应用，属于阻燃材料领域，其是由环氧植物油和阻燃剂与有机溶剂混合后在60℃～140℃条件下反应得到。其中环氧植物油与阻燃剂反应制备的生物基阻燃多元醇，结构中仅引入少量的非生物基碳原子，属于可再生资源且具有生物降解性能，符合节能环保的要求。同时由于引入阻燃元素磷，在制备成泡沫体材料后还能赋予聚氨酯泡沫材料一定的阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及阻燃材料
，且特别涉及一种生物基阻燃多元醇及其制备方法和应用。
技术介绍
聚氨酯泡沫材料具有优异的物理和力学性能，是目前世界上性能最佳的绝缘保温材料，也是很好的隔音材料，是一种应用领域广泛的节能环保型材料。多元醇是聚氨酯泡沫材料的主要原料之一，目前国内用于聚氨酯泡沫的多元醇主要是不可再生资源的石油衍生产品。因此寻求高效、环保和可再生的植物油为替代原料制备多元醇已经得到重视。环氧大豆油、环氧蓖麻油以及环氧棕榈油分别是天然大豆油、蓖麻油和棕榈油环氧化得到，通过改性可用于制备植物油基多元醇，并应用于制备聚氨酯泡沫材料，不仅可以实现可再生资源替代石油衍生产品，而且还具有生物降解性能，符合节能环保的要求。最近几年，以大豆油或大豆油环氧羟基化制备多元醇成为开发研究的热点，例如申请号为201210176034.7和201210223015.5专利技术专利分别报道了大豆油多元醇的制备技术，并用于制备聚氨酯；专利技术专利201310371371.6则采用磷酸等改性制备了含有磷、氮的阻燃植物油基聚醚多元醇；申请号为201010178738.9的专利技术专利，以小分子醇或胺等对大豆油改性，制备了大豆油基聚醚多元醇，并做了软泡聚氨酯发泡应用；申请号分别为200710151008.8和200810153654.2的专利公开了一步法和两步法制备大豆油基多元醇；申请号为201410840737.4采用异氰脲酸酯键入植物油制备植物油基阻燃多元醇；申请号为201010178740.6采用磷酸或焦磷酸改性棕榈油制备棕榈油阻燃聚醚多元醇。根据国内外文献报道，没有查到采用阻燃剂羧乙基苯基次膦酸改性制备生物基阻燃植物油多元醇的报道。生物基阻燃多元醇是指结构中碳原子主要来之于生物基原料——植物油，植物油是植物固定大气中的CO2形成的碳氢化合物，环氧植物油是植物油环氧化得到，环氧化过程没有改变植物油的分子骨架。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种生物基阻燃多元醇，该生物基阻燃多元醇含有磷阻燃元素，具有一定的阻燃性能，原料易得，合成方法简单，可用于聚氨酯泡沫体材料的原料，可以为该领域研究的学者进行广泛地应用研究提供新的基材。本专利技术的另一目的在于提供上述生物基阻燃多元醇的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供上述生物基阻燃多元醇在制备泡沫体材料中的应用。本专利技术是采用以下技术方案实现的：一种生物基阻燃多元醇，其是由环氧植物油和阻燃剂与有机溶剂混合后在60℃～140℃条件下反应得到，所述阻燃剂为：上述生物基阻燃多元醇的制备方法，将环氧植物油和阻燃剂与有机溶剂混合，加热至60℃～140℃反应得到生物基阻燃多元醇。上述生物基阻燃多元醇在制备泡沫体材料中的应用。本专利技术较佳实施例提供的生物基阻燃多元醇及其制备方法的有益效果是：环氧植物油与阻燃剂反应制备的生物基阻燃多元醇，结构中仅引入少量的非生物基碳原子，属于可再生资源且具有生物降解性能，符合节能环保的要求。同时由于引入阻燃元素磷，还能赋予聚氨酯泡沫材料一定的阻燃性能。附图说明：为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术试验例1获得的产物的红外光谱图；图2为本专利技术试验例1获得的产物的31PNMR图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。一种生物基阻燃多元醇，其是由以下制备方法制备得到的：选用环氧植物油，并将环氧植物油与阻燃剂以及有机溶剂混合，并在60℃～140℃条件下反应即可得到生物基阻燃多元醇。更优的反应温度为105℃～115℃，在该反应温度下，化学反应速率快，且不会产生其他副产物。为了获得产率更高的生物基阻燃多元醇，可以对环氧植物油与阻燃剂之间的重量比进行控制，经专利技术人长期的实践总结发现，当环氧植物油与阻燃剂之间的重量比控制在2～4.5:1时，反应的产率较高并且反应更加充分，得到的产物中，环氧植物油以及阻燃剂的残留较少，产物更加纯净。更优的，控制环氧植物油与阻燃剂之间的重量比为3～4:1，能得到纯度更高的生物基阻燃多元醇。其中，环氧植物油是由植物油环氧化得到，例如，大豆油、蓖麻油和棕榈油经过环氧化后即可得到环氧大豆油、环氧蓖麻油和环氧棕榈油。在环氧化过程中，不会改变植物油的分子骨架，这样得到的环氧植物油依然能保持植物油的优良性能。本专利技术较佳实施例中，优选环氧大豆油、环氧蓖麻油和环氧棕榈油的一种或多种进行反应。阻燃剂是一种赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，其能够有效的赋予聚合物一定的阻燃性能，使得聚合物在应用过程中，不易轻易的燃烧。本专利技术中，阻燃剂选用含有阻燃元素磷的阻燃剂羧乙基苯基次膦酸，其结构式如下：有机溶剂在整个反应中起到分散反应物并使反应物充分接触的作用，其本身并不参与反应，因此其可以采用对环氧植物油和阻燃剂具有较好溶解性的物质，例如叔丁醇、正丁醇、甲苯、DMF、DMSO、二氧六环、氯仿、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚和乙二醇单甲醚等，也可以将上述的有机溶剂的混合物作为本反应的溶剂进行反应。待反应完成后，收集产物即可得到生物基阻燃多元醇，更优的，由于得到的生物基阻燃多元醇中含有一定量的有机溶剂，可以对得到的生物基阻燃多元醇进行提纯，例如采用蒸馏的方式进行提纯，具体的：将反应得到的生物基阻燃多元醇置于蒸馏装置中，蒸馏回收有机溶剂，得到纯净度更高的生物基阻燃多元醇，该生物基阻燃多元醇根据选用的环氧植物油的不同，一般呈无色或黄色。作为优选，当有机溶剂为叔丁醇时，环氧植物油以及阻燃剂的溶解性均较高，利于反应的进行。并且进一步地，通过控制叔丁醇与反应物的比例，可以得到保证反应快速的进行，例如：控制环氧植物油、叔丁醇和阻燃剂的质量比为2～4.5:4～8:1。不仅可以使反应物在溶剂中的浓度较为适中利于反应，并且也可以方便后续的提纯操作。例如：不需要消耗太多的能源即可完成叔丁醇的蒸馏，达到纯化生物基阻燃多元醇的目的。上述得到的生物基阻燃多元醇还可以用于制备泡沫体材料，例如制备聚氨酯泡沫材料。以下结合具体的实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1将44.44g阻燃剂溶于177.7g正丁醇中，搅拌下加热到90℃，缓慢加入环氧值为4.15mol/kg的环氧大豆油88.8g。加毕，将反应物温度升高至105℃反应8h。冷却到室温，蒸馏回收有机溶剂得到生物基阻燃大豆油多元醇。实施例2将44.44g阻燃剂溶于222.2g叔丁醇中，搅拌下加热到100℃，缓慢加入的环氧大豆油、环氧蓖麻油以及环氧棕榈油的混合物199.98g。加毕，将反应物温度升高至105℃反应8h。冷却到室温，蒸馏回收有机溶剂得到生物基阻燃大豆油多元醇。实施例3将44.44g阻燃剂溶于266.64g甲苯和DMF的混合物中，搅拌下加热到140℃，缓慢加入环氧值为4.15mol/kg的环氧蓖麻油133.32g。加毕，将反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物基阻燃多元醇，其特征在于，其是由环氧植物油和阻燃剂与有机溶剂混合后在60℃～140℃条件下反应得到，所述阻燃剂为：

【技术特征摘要】
1.一种生物基阻燃多元醇，其特征在于，其是由环氧植物油和阻燃剂与有机溶剂混合后在60℃～140℃条件下反应得到，所述阻燃剂为：2.根据权利要求1所述的生物基阻燃多元醇，其特征在于，所述环氧植物油为环氧大豆油、环氧蓖麻油和环氧棕榈油中的至少一种。3.根据权利要求1所述的生物基阻燃多元醇，其特征在于，所述有机溶剂选自叔丁醇、正丁醇、甲苯、DMF、DMSO、二氧六环、氯仿、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚和乙二醇单甲醚中的至少一种。4.一种生物基阻燃多元醇的制备方法，其特征在于，将环氧植物油和阻燃剂与有机溶剂混合，在60℃～140℃反应得到所述生物基阻燃多元醇，所述阻燃剂为5.根据权利要求4所述的生物基阻燃多元醇的制备方法，其特征在于，还包括对得到的所述生物基阻燃多元醇进行提纯的步骤，所述提纯是将得到的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明军，王许，李欣儡，钟柳，刘幸雅，黄敏，魏芹，贾瑶玉，刘治国，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川;51