[發明專利]一種蓖麻油基阻燃聚氨酯彈性體的制備方法

有效

• 申請號: 201210558304.0
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103030965A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 王標兵;李志超
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08K7/24;C08K3/04;C08G18/38
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于高分子合成化學技術領域，涉及一種阻燃蓖麻油基聚氨酯彈性體的制備方法：該方法是通過對廉價可再生的蓖麻油進行改性，再以改性蓖麻油為原料，與多異氰酸酯反應制備蓖麻油基阻燃聚氨酯彈性體。

背景技術

由于石油資源的日益短缺和人們環保意識的不斷加強可再生資源生產生物材料、化工原料和燃料越來越吸引人們的重視。含羥基的植物油或羥基化的植物油作為多元醇用于制備的聚氨酯完全符合環境保護的要求成為近年來在我國嶄露頭角的一種新型高分子材料。

蓖麻油作為一種天然的多羥基化合物，具有典型的不飽和脂肪酸甘油三酯結構。被廣泛應用于膠粘劑、涂料、化妝品、油墨、聚氨酯等工業中。作為一種綠色可再生資源，蓖麻油基化合物具有潛在的生物降解性能．蓖麻油常被用作多元醇組分，與異氰酸酯反應生成聚氨酯彈性體、半硬質泡沫、或制備互穿聚合物網絡，適量的蓖麻油可提高膠膜的拉伸強度、耐水性及耐熱性。

蓖麻油是世界上十大油料和四大不可食用的油料作物之一，是一種天然脂肪酸的甘油三酸酯,脂肪酸中的主要成分為蓖麻油酸:CH₃(CH₂)₅CH(OH)=CH(CH₂)₇COOH約占90%，其次為油酸、亞油酸,是植物油中唯一含有羥基的植物油。有75%左右的該三甘油酯含三個蓖麻酰基,其余的三甘酯主要含兩個蓖麻酰基和一個其它長鏈脂肪酰基。蓖麻油的羥基平均官能度是2.7左右,屬于不干性油。

蓖麻油主要成分化學式如下

我國蓖麻油的年產量居世界第3位，來源豐富，蓖麻油基聚氨酯以天然可再生且價格低廉且的蓖麻油為原料,通過改性引入羥基，代替其他石油型多元醇,合成聚氨酯，可緩解石油資源的短缺,降低聚氨酯的成本。

聚氨酯彈性體以其優良的物理力學性能、聲學性能、電學性能和耐化學性能,得到廣泛應用。特別在家具、床具、運輸、冷藏、建筑、絕熱等部門使用得十分普遍,已經成為不可缺少的材料之一。但是近幾十年來,聚氨酯材料的火災事故頻繁發生,材料的安全性問題變得越來越重要。它的易燃性在一定程度上限制它的應用。

DOPO(9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物)是一種重要的有機磷阻燃劑中間體,近年來受到廣泛關注。與添加型阻燃劑不同,DOPO分子中含有P-H鍵，可與不飽和鍵、羰基、環氧基等進行加成反應，生成各種DOPO衍生物。反應型DOPO基阻燃劑可以避免了阻燃劑的遷移，能很好的提高阻燃劑利用效率。

可膨脹石墨（EG）又可稱為石墨層間化合物。EG在200℃左右通過層間化合物分解而開始膨脹,900℃左右達到最大值,膨脹倍率為280倍。膨脹后的石墨由原來的鱗片狀變成密度很低的“蠕蟲”狀,形成了一個高效絕熱、隔氧層。它不僅可以與磷系阻燃劑協同阻燃的作用，它在受熱膨脹過程中還可以有效起到抗滴落的效果。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種阻燃蓖麻油基聚氨酯彈性體的制備方法。

本發明的技術方案如下：

一種阻燃蓖麻油基聚氨酯彈性體的制備方法，按照下述步驟進行：

（1）蓖麻油在80～160℃與阻燃劑DOPO(9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物)發生雙鍵加成反應，反應4-8h制得改性蓖麻油；

（2）將上述改性蓖麻油，在100～140℃下，抽真空除水2～4h，備用；

（3）除水后改性蓖麻油與二異氰酸酯,按R=CNO/OH=2～4(摩爾比)的比例混合，向100份混合物中，添加3～8份的200～500目可膨脹石墨，攪拌均勻，然后澆注到預熱并涂有脫模劑的平板模具中，緩慢升溫至50～100℃，恒溫反應10～18h后，加壓1～10MPa固化脫模；在室溫下硫化7d，即得到蓖麻油基阻燃聚氨酯彈性體。

上述步驟（1）中所述蓖麻油是純蓖麻油或是工業一級蓖麻油。工業一級蓖麻油是十八碳烯酸的甘油酯類化合物；其中純蓖麻油含量占80%。

上述步驟（1）中DOPO(9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物)結構式為：

上述步驟（1）中蓖麻油與DOPO的質量比為1：0.6。

上述步驟（1）中優選溫度是100～140℃。

上述步驟（3）中反應溫度優選溫度是60～80℃。

上述步驟（3）中改性蓖麻油與二異氰酸酯,按R=CNO/OH=2～4(摩爾比)的比例混合均勻，優選R＝2.5～3.5。