一种反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯及其制法制造技术

本发明专利技术涉及阻燃聚氨酯技术领域，且公开了一种反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯，包括以下配方原料及组分：氮磷多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯单体、二月桂酸二丁基锡、1,4‑丁二醇。该一种反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯，对羟基苯甲醛与六氯环三磷腈进行取代反应，得到端醛基环三磷腈，再与三聚氰胺进行席夫碱缩合反应，得到端氨基的三聚氰胺‑环三磷腈聚合物，最后与环氧丙烷进行开环反应，得到三聚氰胺多元醇‑环三磷腈聚合物，作为氮磷协效反应型阻燃剂，同时作为多元醇支链，参与以聚醚多元醇和异氰酸酯单体为主链的聚合反应中，减小了阻燃剂对聚氨酯材料机械性能的影响，赋予了材料优异的阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
一种反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯及其制法
本专利技术涉及阻燃聚氨酯
，具体为一种反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯及其制法。
技术介绍
阻燃材料具有能够抑制或者延滞燃烧，而材料本身不容易燃烧的特点，目前的阻燃剂主要有无机阻燃剂，如三氧化二锑、氢氧化物、无机磷类等；有机阻燃剂如溴化物、有机磷化物和氮系阻燃剂，阻燃剂有多种类型，可以分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂，添加型阻燃剂是通过机械混合方法加入到聚合物材料中，使聚合物具有阻燃性，反应型阻燃剂可以作为单体参加聚合反应，使聚合物本身含有阻燃成分，具有对聚合物材料使用性能影响小，阻燃性持久的优点。聚氨酯分为聚醚型聚氨酯和聚酯型聚氨酯，可以制成聚氨酯纤维、聚氨酯塑料、聚氨酯涂料、聚氨酯橡胶等材料，具有优异的化学稳定性、回弹性和力学性能，广泛应用于家居领域、建筑领域和交通等领域，但是聚氨酯的燃点较低，材料容易燃烧，阻燃性能较差，并且会产生大量有毒烟雾，目前通常是将有机或无机添加型阻燃剂，通过机械混合方法加入聚氨酯材料基体中，来提高材料的阻燃性能，但是添加型阻燃剂会影响材料的机械性能和使用性能，并且阻燃性能有限。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯及其制法，解决了聚氨酯材料的阻燃性能较差的问题，同时避免了阻燃剂影响材料的机械性能和使用性能。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯，包括以下原料及组分：氮磷多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯单体、二月桂酸二丁基锡、1,4-丁二醇，质量比为5-35:100:50-70:0.8-1.5:5-15。优选的，所述异氰酸酯单体为异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种优选的，所述反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯制备方法如下：(1)向反应瓶中加入无水四氢呋喃溶剂，质量比为2.5-3.5:2-2.5:1对羟基苯甲醛和无水碳酸钾，搅拌溶解后缓慢加入六氯环三磷腈，置于气氛反应装置中，在氮气氛围中，加热至60-70℃，匀速搅拌反应20-30h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用四氢呋喃洗涤固体产物，并进行重结晶纯化，制备得到端醛基环三磷腈。(2)向反应瓶中加入二甲亚砜溶剂和三聚氰胺，置于气氛反应装置中，在氮气氛围中加热至120-140℃，匀速搅拌10-20min，再缓慢加入端醛基环三磷腈，加热至160-180℃，匀速搅拌反应60-80h，将溶液置于冰水浴在中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用四氢呋喃洗涤固体产物并干燥，制备得到端氨基的三聚氰胺-环三磷腈聚合物。(3)向反应瓶中加入二甲亚砜溶剂和三聚氰胺-环三磷腈聚合物，置于气氛反应装置中，通入氮气控制反应体系压力，加热至130-150℃，匀速搅拌20-40min，再加入催化剂甲醇钾和环氧丙烷，升温至180-190℃，匀速搅拌反应12-24h，将溶液置于冰水浴在中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并干燥，制备得到三聚氰胺多元醇-环三磷腈聚合物。(4)向反应瓶中加入氮磷多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯单体和催化剂二月桂酸二丁基锡，加热至75-90℃，匀速搅拌反应2-3h，温度降至50-60℃加入丙酮溶剂调节溶液粘度，再加入1,4-丁二醇，匀速搅拌反应1-2h，将物料倒入模具中，进行真空脱泡和热固化成膜过程，制备得到反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯。优选的，所述上述步骤中的气氛反应装置包括油浴槽、气氛反应装置上方活动连接有通气管，通气管表面两侧设置有通气孔、通气管活动连接有进气阀，气氛反应装置下方固定连接有加热器、气氛反应装置底部固定连接有底座，底座上方设置有反应瓶。优选的，所述步骤(2)中的端醛基环三磷腈与三聚氰胺的质量比为1:1.5-2。优选的，所述为步骤(3)中的反应体系压力为0.3-0.8MPa。优选的，所述步骤(3)中的三聚氰胺-环三磷腈聚合物、甲醇钾和环氧丙烷的质量比为1:0.1-0.3:0.8-1.5。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯，通过对羟基苯甲醛的羟基与六氯环三磷腈的氯原子进行取代反应，得到端醛基环三磷腈，三聚氰胺的氨基与端醛基环三磷腈的醛基进行席夫碱缩合反应，通过控制物料比，得到端氨基的三聚氰胺-环三磷腈聚合物，端氨基再与两分子环氧丙烷进行开环反应，得到三聚氰胺多元醇-环三磷腈聚合物，以其作为氮磷协效反应型阻燃剂，同时作为多元醇支链，参与以聚醚多元醇和异氰酸酯单体为主链的聚合反应中，将三聚氰胺多元醇-环三磷腈聚合物共价接枝到聚氨酯的支链中，减小了阻燃剂对聚氨酯材料机械性能和使用性能的影响，三聚氰胺多元醇-环三磷腈聚合物作为氮磷协效阻燃剂赋予了材料优异的阻燃性能。附图说明图1是气氛反应装置正面示意图；图2是通气管放大示意图；图3是通气管侧视示意图；图4是通气管调节示意图；图5是端醛基环三磷腈是红外光谱图(FR-IR)；图6是三聚氰胺多元醇-环三磷腈聚合物的红外光谱图(FR-IR)。1-气氛反应装置；2-油浴槽；3-通气管；4-通气孔；5-进气阀；6-加热器；7-底座；8-反应瓶具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯，包括以下原料及组分：氮磷多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯单体、二月桂酸二丁基锡、1,4-丁二醇，质量比为5-35:100:50-70:0.8-1.5:5-15，其中异氰酸酯单体为异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯制备方法如下：(1)向反应瓶中加入无水四氢呋喃溶剂，质量比为2.5-3.5:2-2.5:1对羟基苯甲醛和无水碳酸钾，搅拌溶解后缓慢加入六氯环三磷腈，置于气氛反应装置中，气氛反应装置包括油浴槽、气氛反应装置上方活动连接有通气管，通气管表面两侧设置有通气孔、通气管活动连接有进气阀，气氛反应装置下方固定连接有加热器、气氛反应装置底部固定连接有底座，底座上方设置有反应瓶，在氮气氛围中，加热至60-70℃，匀速搅拌反应20-30h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用四氢呋喃洗涤固体产物，并进行重结晶纯化，制备得到端醛基环三磷腈。(2)向反应瓶中加入二甲亚砜溶剂和三聚氰胺，置于气氛反应装置中，在氮气氛围中加热至120-140℃，匀速搅拌10-20min，再缓慢加入端醛基环三磷腈，三聚氰胺的质量比为1:1.5-2，加热至160-180℃，匀速搅拌反应60-80h，将溶液置于冰水浴在中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用四氢呋喃洗涤固体产物并干燥，制备得到端氨基的三聚氰胺-环三磷腈聚合物。(3)向反应瓶中加入二甲亚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯，包括以下原料及组分，其特征在于：氮磷多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯单体、二月桂酸二丁基锡、1,4-丁二醇，质量比为5-35:100:50-70:0.8-1.5:5-15。/n

【技术特征摘要】
1.一种反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯，包括以下原料及组分，其特征在于：氮磷多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯单体、二月桂酸二丁基锡、1,4-丁二醇，质量比为5-35:100:50-70:0.8-1.5:5-15。


2.根据权利要求1所述的一种反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯，其特征在于：所述异氰酸酯单体为异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种。


3.根据权利要求1所述的一种反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯，其特征在于：所述反应型氮磷多元醇接枝的高阻燃聚氨酯制备方法如下：
(1)向无水四氢呋喃溶剂中加入质量比为2.5-3.5:2-2.5:1对羟基苯甲醛和无水碳酸钾，搅拌溶解后缓慢加入六氯环三磷腈，置于气氛反应装置中，在氮气氛围中，加热至60-70℃反应20-30h，减压蒸馏、洗涤并重结晶纯化，制备得到端醛基环三磷腈；
(2)向二甲亚砜溶剂中加入三聚氰胺，置于气氛反应装置中，在氮气氛围中加热至120-140℃，搅拌10-20min，再缓慢加入端醛基环三磷腈，加热至160-180℃反应60-80h，冷却、沉淀、过滤、洗涤并干燥，制备得到端氨基的三聚氰胺-环三磷腈聚合物；
(3)向二甲亚砜溶剂中加入和三聚氰胺-环三磷腈聚合物，置于气氛反应装置中，通入氮气控制反应体系压力，加热至130-150℃搅拌20-40min，再加入催化剂甲醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：许廷海，
申请(专利权)人：许廷海，
类型：发明
国别省市：山东;37