[發明專利]一種含呋喃環側基的三嗪類聚氨酯成炭劑及其合成方法

有效

• 申請號: 201810796721.6
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN109251293B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 李娟;孫晉皓
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C08G18/32
• 分類號: C08G18/32;C08G18/73;C08G18/75;C08G18/76;C08G18/10;C08L23/12;C08L75/04;C08K3/32
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發明公開一種含呋喃環側基的三嗪類聚氨酯成炭劑及其合成方法。本發明首先制備含呋喃環側基以及三嗪環的二元胺或二元醇化合物，再與二異氰酸酯在催化劑作用下預聚后，加入擴鏈劑后終聚形成聚氨酯材料，該聚氨酯材料具有優異的成炭性能。本發明制備聚氨酯成炭劑的方法，副反應少，產率高，操作簡便，引入的生物基呋喃化合物能提高聚氨酯的可降解性能，而呋喃環和三嗪環的引入能顯著提高聚氨酯額成炭性能，得到了熱穩定性良好、成炭性能優異、殘碳量很高的聚氨酯成炭劑，在聚合物膨脹阻燃體系中有很好的發展前景。

技術領域

本發明屬于聚氨酯合成及改性技術領域，具體涉及一種含呋喃環側基的三嗪類聚氨酯成炭劑及其合成方法。

背景技術

隨著社會的不斷發展和科技的不斷進步，聚合物材料在交通運輸、電子器件、建筑材料等需要防火阻燃領域中的應用越來越廣泛，因此，對阻燃劑的開發和應用也愈加重視。從上世紀70年代至今，阻燃劑已經從只注重阻燃逐漸向綠色環保、無鹵低毒和高效發展，傳統的鹵系阻燃劑已經逐漸被新型阻燃手段所取代。目前，研究最廣泛的阻燃劑主要有膨脹型阻燃劑、磷系阻燃劑、磷-氮阻燃劑、納米阻燃劑以及一些無機阻燃劑。

其中，膨脹型阻燃劑作為一種無鹵環保并能有效解決聚合物燃燒過程中熔滴現象的阻燃劑已經得到了廣泛研究，其主要由酸源、碳源和氣源三部分組成。在這三個組分中，碳源作為其中重要的組成部分，主要作用是在燃燒成炭過程中形成碳層骨架，主要由多羥基小分子化合物(如季戊四醇、山梨醇等)、多羥基聚合物(聚氨酯、聚乙烯醇、淀粉、纖維素等)構成。在眾多的成炭劑中，聚氨酯材料是一種常見的合成碳源，不僅具有優異的成炭性能和良好的加工性能，還能與基體保持良好的界面相容性，降低聚合物力學性能的損失。同時，聚氨酯是一種很好的包覆材料，在目前制備酸源-碳源-氣源一體化的膨脹型阻燃劑中有十分重要的作用。而作為生物基材料，含呋喃環化合物的種類十分多，其所帶的官能團種類繁多(諸如羥基、氨基、羧基、環氧基團、酰氯等等)，能夠發生的化學反應豐富，已經被人們廣泛應用于聚合反應制備聚酯PEF及衍生聚酯，以期望能夠替代PET、PBT等傳統石化來源的塑料。當然利用呋喃環與雙鍵化合物進行的雙烯加成反應的可逆性制備一些可熱修復材料(如可自修復的環氧樹脂)也是應用含呋喃化合物的一個重要方向。但是，目前人們還很少將呋喃環引入到膨脹阻燃體系中，研究重點仍然集中在含苯環、三嗪環等高碳氮含量的環狀化合物上，而呋喃環本身卻擁有完全不遜于苯環的優異成炭性能，完全有可能替代苯環化合物在膨脹阻燃碳源中的作用。并且，含呋喃環化合物是一種可持續性的材料，直接或間接來源于自然資源，綠色環保，能夠完全避免石化資源短缺帶來的壓力，降低碳排放，緩解對環境的壓力，是一類具備良好發展前景的化合物。而三嗪環的優異成炭性能也已經被人們所熟知。因此，將呋喃環和三嗪環同時引入至聚氨酯材料中，相信定能制備出一種成炭性能十分優異的聚氨酯碳源，在膨脹型阻燃劑中會有很好的應用前景。

發明內容

本發明的目的針對現有技術的不足，提供一種優異的聚氨酯類成炭劑，在聚氨酯的制備過程中引入呋喃環和三嗪環，提高聚氨酯材料的成炭性能。

本發明含呋喃環側基的三嗪類聚氨酯成炭劑的結構式如下所示：