[發明專利]一種含有異氰尿酸酯環且硬段/軟段比例可控的耐熱型阻燃聚醚多元醇及其制備方法

有效

• 申請號: 201410040268.8
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN103834004A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 胡源;楊宏宇;邢偉義;宋磊
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C08G65/48
• 分類號: C08G65/48;C07D251/34
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術領域

本發明涉及耐熱型阻燃聚醚多元醇及其制備方法，屬于有機合成領域。

背景技術

聚醚多元醇是指主鏈含有醚鍵(—R—O—R—)，分子端基（或/及側基）含有羥基（OH）的低聚物，主要用于制備硬質聚氨酯泡沫塑料。有研究表明，在聚醚多元醇分子中引入熱穩定性較好的雜環結構可以使所生成的聚氨酯材料具有較好的熱穩定性和阻燃性。異氰尿酸酯環是一種非常穩定的三聚六元環，其結構如式2所示：

異氰尿酸酯環結構上沒有活潑氫，具有很高的熱穩定性、水解穩定性和剛性。目前，含異氰尿酸酯環結構的聚醚多元醇已有報道，例如黃維佳等（《上海塑料》，2011年第4期）以三(2-羥乙基)異氰尿酸酯為起始劑，與環氧丙烷進行開環反應合成了含異氰尿酸酯環的聚醚多元醇。反應式如式3所示：

但此反應需要在高壓反應釜中進行，且合成的聚醚多元醇分子量不易控制。

發明內容

本發明旨在提供一種含有異氰尿酸酯環且硬段/軟段比例可控的耐熱型阻燃聚醚多元醇及其制備方法，從而可以根據要求設計合成不同的聚醚多元醇。

本發明解決技術問題，采用如下技術方案：

本發明含有異氰尿酸酯環且硬段/軟段比例可控的耐熱型阻燃聚醚多元醇，其特點在于：所述耐熱型阻燃聚醚多元醇的化學結構式如式1所示：

其中，R=(CH₂-CH₂-O)_n或(CHCH₃CH₂O)_n，n不小于1；或R=(CH₂)_m-O,2≤m≤6。

本發明含有異氰尿酸酯環且硬段/軟段比例可控的耐熱型阻燃聚醚多元醇的制備方法，其特點在于按如下步驟進行：

a、將二元醇加入到反應釜中，升溫到50℃-120℃，開啟機械攪拌；

b、在30min-1.5h內將與二元醇摩爾比為1:3的三環氧丙基異氰尿酸酯TGIC分批加入上述反應釜中；

c、完成步驟b后，升溫到130℃-180℃，使環氧基與羥基進行開環反應，反應1h-5h，停止攪拌；

d、自然冷卻至室溫，即得含有異氰尿酸酯環且硬段/軟段比例可控的耐熱型阻燃聚醚多元醇；

步驟b所述三環氧丙基異氰尿酸酯（TGIC）的化學結構式如式4所式：

反應式如式5所示：

其中，R=(CH2-CH2-O)_n或(CHCH3CH2O)_n，n不小于1；或R=(CH2)_m-O,2≤m≤6。

優選的，所述二元醇為乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、一縮二乙二醇、一縮二丙二醇、二縮三乙二醇、二縮三丙二醇、三縮四乙二醇、三縮四丙二醇、聚乙二醇200、聚丙二醇200，聚乙二醇400或聚丙二醇400中的一種或幾種按任意比例混合。

優選的，步驟a所述升溫溫度為90-110℃。

優選的，步驟b中所述三環氧丙基異氰尿酸酯分批加料時間為45-75min。

優選的，步驟c所述升溫溫度為為140-160℃。

優選的，所述反應時間為2-4h。

與已有技術相比，本發明的有益效果體現在：

1、本發明通過一步法利用TGIC的三個環氧基團與二元醇上的羥基發生開環反應合成含有異氰尿酸酯環的聚醚多元醇，在反應體系中不需要額外添加溶劑，也不需要使用催化劑，避免了繁瑣的后處理過程；反應在常壓下進行，對設備要求不高，容易實現，且操作簡單；

2、本發明以異氰尿酸酯環為剛性骨架，通過選擇不同鏈長度和鏈柔性的二元醇來調控聚醚多元醇的氮含量，羥值，硬段和軟段比例，進而為聚氨酯泡沫的分子設計和結構控制提供了良好的方法。

具體實施方式

實施例1

一縮二乙二醇-TGIC聚醚多元醇

1）產品說明

分子量：615.6g/mol

分子結構：

外觀：淺黃色透明液體

羥值：540mgKOH/g

水分：≤0.5wt%

用途：硬質聚氨酯泡沫塑料

2）合成技術

化學反應式：

合成步驟：

a、將31.8kg一縮二乙二醇加入到反應釜中，升溫到90℃，開啟機械攪拌；