[發明專利]一種生物質基阻燃聚氨酯泡沫及其制備方法

有效

• 申請號: 201110007800.2
• 申請日: 2011-01-14
• 公開（公告）號: CN102585143A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 韓雁明;儲富祥;秦特夫;李燕;劉姝君
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院木材工業研究所
• 主分類號: C08G18/64
• 分類號: C08G18/64;C08G18/50;C08G18/48;C08H8/00;C08B31/00;C08L75/08;C08K5/521;C08K3/32;C08K5/3492;C08G101/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 陳小蓮;王鳳桐

技術領域

本發明涉及一種生物質基阻燃聚氨酯泡沫的制備方法，以及由該方法制備的生物質基阻燃聚氨酯泡沫。

背景技術

隨著人們對環境危機和資源危機的認識不斷深刻，木質素、淀粉等天然高分子新材料的開發日益受到重視。木質素與淀粉屬于天然高分子化合物，是儲量巨大而且可再生的有機資源，廣泛存在于植物體內。聚氨酯由于其價格低廉、性能優越，已成為現代高分子工業發展最快的品種之一。由于木質素、淀粉具有羥基等多種官能團，經過開發后可以替代石油基化學品(如石油基多元醇)，成為有機化合物的重要來源，用于合成聚氨酯等高分子材料。

CN1543478A中公開了利用木質素制備聚氨酯的方法，該方法包括使以溶解狀態含有木質素磺酸或其部分中和鹽的多醇溶液與多異氰酸酯發生縮聚反應，其中，該木質素磺酸或其部分中和鹽的含有量在總聚氨酯中占1-40％。然而，該方法中的木質素磺酸或其部分中和鹽的反應活性較低，其羥基不能與多異氰酸酯發生充分的聚合反應，而大部分的木質素成分只能以填料的形式存在于最終制備的聚氨酯中，因此，一方面無法實現用木質素成分替代石油基多元醇的目的，另一方面木質素成分不能在聚氨酯中起到大分子多官能度交聯核的作用，造成木質素成分與聚氨酯的結合性能較差。另外，該方法中未加入阻燃劑，使得由此方法制備的聚氨酯的阻燃性能較差。現有技術中雖然已經公開了一些在制備聚氨酯過程可以作為阻燃劑加入的添加劑，例如，含鹵素的阻燃劑和含磷的阻燃劑，所述含鹵素的阻燃劑有五溴二苯醚和二溴苯基縮水甘油醚，所述含磷的阻燃劑主要有以聚磷酸銨為基(如Exolit?AP)、以有機磷化合物為基(如Exolit?OP)或以紅磷為基(如Exolit?RP)等的含磷阻燃劑，但是，采用含鹵素的阻燃劑制備的聚氨酯在燃燒時毒性較大，采用含磷的阻燃劑制備的聚氨酯的反應活性較低，不能與聚氨酯發生聚合反應，從而導致由此制備的聚氨酯的阻燃性能較差。

發明內容

本發明的一個目的是為了克服現有的生物質聚氨酯的上述缺陷，提供了一種新的生物質基阻燃聚氨酯泡沫的制備方法。

本發明的另一個目的是提供由所述方法制備的生物質基阻燃聚氨酯泡沫。

本發明提供了一種生物質基阻燃聚氨酯泡沫的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)在100-135℃下，使秸稈木質素材料、多元醇和酸性催化劑進行第一接觸反應1-4小時，然后加入淀粉進行第二接觸反應，得到木質素改性物；

(2)在100-180℃下，使磷酸和季戊四醇進行第三接觸反應0.5-5小時，向該第三接觸反應得到的產物中加入聚醚多元醇、聚磷酸銨和三聚氰胺，并在100-180℃下進行第四接觸反應0.5-4小時，得到阻燃劑；

(3)將所述木質素改性物、所述阻燃劑、聚醚多元醇、胺類催化劑和發泡劑均勻混合，然后按異氰酸酯指數為1-1.4加入異氰酸酯進行第五接觸反應，并對該第五接觸反應得到的產物進行固化。

本發明還提供了一種生物質基阻燃聚氨酯泡沫，該生物質基阻燃聚氨酯泡沫由上述方法制得。

在本發明提供的所述方法中，步驟(1)中制備的木質素改性物具有較高的反應活性，使木質素能夠代替石油基多元醇參加聚氨酯的聚合反應，實現生物質成分對石油基反應物的替代，同時改性溫度較低；而且，步驟(2)中制備的阻燃劑能夠與聚氨酯發生聚合反應，且不含鹵素，使得最終制備的生物質基阻燃聚氨酯泡沫具有穩定的阻燃性能，并且在燃燒時毒性較低；另外，根據本發明的制備生物質基阻燃聚氨酯泡沫的過程中不需要使用揮發性溶劑，從而不會對環境造成污染。

具體實施方式

本發明提供的所述生物質基阻燃聚氨酯泡沫的制備方法包括以下步驟：

(1)在100-135℃下，使秸稈木質素材料、多元醇和酸性催化劑進行第一接觸反應1-4小時，然后加入淀粉進行第二接觸反應，得到木質素改性物；

(2)在100-180℃下，使磷酸和季戊四醇進行第三接觸反應0.5-5小時，向該第三接觸反應得到的產物中加入聚醚多元醇、聚磷酸銨和三聚氰胺，并在100-180℃下進行第四接觸反應0.5-4小時，得到阻燃劑；

(3)將所述木質素改性物、所述阻燃劑、聚醚多元醇、胺類催化劑和發泡劑均勻混合，然后按異氰酸酯指數為1-1.4加入異氰酸酯進行第五接觸反應，并對該第五接觸反應得到的產物進行固化。

在本發明中，術語“異氰酸酯指數”指的是異氰酸酯當量數與多元醇當量數的比值，表示聚氨酯配方中異氰酸酯過量的程度，所述異氰酸酯當量數是指異氰酸酯中的異氰酸根的摩爾數，所述多元醇當量數是指多元醇的醇羥基的摩爾數。