[發(fā)明專利]一種桐油基阻燃聚氨酯彈性體的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210559755.6
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103059255A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王標(biāo)兵;李志超
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: C08G18/67
• 分類號: C08G18/67;C08K3/04;C11C3/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子合成化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種阻燃桐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桐油進(jìn)行改性，再以改性桐油為原料，與多異氰酸酯反應(yīng)制備桐油基阻燃聚氨酯彈性體。

背景技術(shù)

近年來，隨著石油資源的日益短缺，將具有可再生、生物降解和無毒特性的植物油分子引入聚氨酯中，不僅符合節(jié)約資源和綠色環(huán)保的要求，而且其產(chǎn)物有望兼具植物油和聚氨酯的綜合優(yōu)異性能及獨(dú)特的鏈結(jié)構(gòu)和相結(jié)構(gòu)，成為一類新的環(huán)境友好型高分子材料。

桐油可與甘油、季戊四醇、山梨醇、三輕甲基丙烷等許多多元醇進(jìn)行酯交換，制備桐油基多元醇。其中三輕甲基丙烷的三個羥基是對稱的，可制備結(jié)構(gòu)均一的產(chǎn)物，控制投料比，可以制備桐油基二元醇，且此法在制備多元醇的過程中較完整地保留了桐油原有的共軛雙鍵。

在聚氨酯材料研究中發(fā)現(xiàn)，桐油經(jīng)過改性后可以代替或部分代替聚醚多元醇與異氰酸酯發(fā)生反應(yīng)，這不僅為聚氨酯工業(yè)提供了可再生的原料，而且桐油是唯一一種帶有三個共軛雙鍵的植物油，能賦予聚氨酯優(yōu)異的性能，諸如強(qiáng)的粘附力、耐水、耐堿、耐日光大氣等。

聚氨酯彈性體以其優(yōu)良的物理力學(xué)性能、聲學(xué)性能、電學(xué)性能和耐化學(xué)性能,得到廣泛應(yīng)用。特別在家具、床具、運(yùn)輸、冷藏、建筑、絕熱等部門使用得十分普遍,已經(jīng)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(zāi)事故頻繁發(fā)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(yīng)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(jī)磷阻燃劑中間體,近年來受到廣泛關(guān)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(huán)氧基等進(jìn)行加成反應(yīng)，生成各種DOPO衍生物。反應(yīng)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(dá)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(xié)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(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是提供一種阻燃桐油基聚氨酯彈性體的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種阻燃桐油基聚氨酯彈性體的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行：

（1）桐油與三羥甲基丙烷按質(zhì)量比15：1～20：1，加入少量催化劑，在N₂保護(hù)下，在加熱160～220℃，恒溫反應(yīng)4h～6h，得到羥基化桐油；

（2）100份羥基化桐油在120～200℃與20～100份阻燃劑DOPO發(fā)生雙鍵加成反應(yīng)，反應(yīng)4-8h制得改性羥基化桐油；

（3）改性羥基化桐油，在100～140℃下，抽真空除水1～2h，備用；除水后改性桐油與二異氰酸酯,按R=CNO/OH=2～4(摩爾比)的比例混合，向100份混合物中，添加3～10份的200-500目可膨脹石墨，攪拌均勻，然后澆注到預(yù)熱并涂有脫模劑的平板模具中，緩慢升溫至50～100℃，恒溫反應(yīng)10～18h后，加壓1～10MPa固化脫模；在室溫下硫化7d，即得到桐油基阻燃聚氨酯彈性體。

上述步驟（1）中所述桐油是工業(yè)一級桐油，其中純桐油含量占78～82%。

桐油可以認(rèn)為是最重要的干性植物油。在各種油類中，桐油的干性最好，它是唯一一種帶有三個共軛雙鍵的植物油，并且是我國的特產(chǎn)。我國油桐品種不但產(chǎn)量高，而且油質(zhì)好，純干桐籽含油率在50%以上，純干桐仁含油率可高達(dá)68%。桐油的脂肪酸組成十分特殊，主要為桐酸，含量高達(dá)75%～80%。桐油的主要成分是桐油酸三甘油酯，即十八碳共軛-9，11，13-酸三甘油酯。

桐油主要成分桐油酸三甘油酯，分子式可表示為：

上述步驟（1）中所述催化劑為對甲苯磺酸，濃硫酸和鈦酸丁酯的一種或幾種，其用量按其占桐油質(zhì)量計(jì)算為0.4%～0.6%。

上述步驟（1）中桐油與三羥甲基丙烷質(zhì)量比優(yōu)選17.5：1～18.5：1。

上述步驟（1）中所述桐油與三羥甲基丙烷反應(yīng)溫度優(yōu)選180～200℃。

上述步驟（1）中所述反應(yīng)溫度，優(yōu)選溫度是130～150℃。

上述步驟（2）中DOPO(9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物)結(jié)構(gòu)式為：