[發明專利]一種磷氮協同阻燃聚合物多元醇的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202110403192.0
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113061257B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 姜明;秦承群;李付國;劉洋;劉佳奇;隋美玉;李傳亮
• 申請（專利權）人: 萬華化學集團股份有限公司
• 主分類號: C08G81/00
• 分類號: C08G81/00;C08G18/64;C08G18/48;C08G101/00
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本發明涉及一種磷氮協同阻燃聚合物多元醇的制備方法及其應用。具體合成步驟如下：在氮氣氣氛下，將六氯環三磷腈溶解到有機溶劑中，加入縛酸劑和單元胺，反應一段時間后，將二元胺加入到溶液中，然后升溫反應，過濾得到無色透明的溶液，在高溫下蒸餾得到白色固體狀態的磷腈化合物；將磷腈化合物和多元醛加入到聚醚多元醇中，在高溫下反應一段時間后，脫出殘余多元醛得到乳白色聚合物多元醇。本發明所制備的阻燃聚合物多元醇，固含量高、粘度低，磷氮含量高，以阻燃聚合物多元醇制備的聚氨酯泡沫阻燃效果好，氧指數達30％左右，燃燒時發煙量低。

技術領域

本發明屬于聚氨酯合成材料領域，具體涉及一種磷氮協同阻燃聚合物多元醇的制備方法及其在聚氨酯泡沫合成的應用。

背景技術

聚氨酯泡沫廣泛應用于汽車、輪船、飛機、家具等領域，但是由于聚氨酯泡沫氧指數低，容易燃燒，并且釋放出大量的有毒氣體，給人們的生命財產安全帶來了巨大的危害，因此研發一種有阻燃功能的聚氨酯泡沫材料具有重要的意義。

目前常用的阻燃方法是在聚氨酯泡沫的原料聚醚多元醇中引入磷、氮、鹵素等具有阻燃功能的元素，主要分為添加型和反應型兩類。添加型是將含阻燃元素的阻燃劑直接添加到聚醚多元醇中，此方法簡單方便，成本較低，但是為了達到阻燃的效果，阻燃劑用量大，同時直接添加會導致阻燃劑在聚氨酯泡沫中分布不均，容易遷移流失，從而導致聚氨酯泡沫在使用一段時間后阻燃性能大幅下降。反應型是在合成聚醚多元醇或聚合物多元醇時將阻燃元素引入到產品中，由于阻燃元素是通過化學鍵與產品直接相連，因此阻燃元素分布均勻，不易遷出，在用量較少時就有較好的阻燃效果。

目前常用的阻燃元素包括鹵素、氮、磷、硼、硅等，其中鹵素價格便宜，工藝簡單，目前已經有工業化的產品，但是其在燃燒時會釋放大量的有毒氣體鹵化氫，不僅對人們的身體健康有巨大的危害，嚴重時還會導致人窒息死亡。磷、氮兩種元素不僅具有更好的阻燃效果，而且在燃燒時不會釋放有毒氣體，因此含磷氮元素時未來阻燃領域的主要發展方向。含磷有機物在燃燒時會生成含磷的酸，能使含碳有機物脫水，從而形成比較致密的炭層，阻礙氧氣的擴散，從而達到阻燃的效果。含氮有機物在燃燒時會釋放含氮的不燃氣體，不僅可以阻礙氧氣的擴散，而且還能降低材料表面的溫度，從而達到阻燃的效果。磷氮協同阻燃聚合物多元醇能綜合兩者的優點，具有更好的阻燃效果。

CN1346836A公開了一種納米級難燃聚合物聚醚多元醇及其制備方法和應用，將三聚氰胺、氰基胍、甲醛單體分散或局部接枝到高活性聚醚多元醇結構中，此方法工藝簡單，但是產品不僅固含量低，而且僅含有氮元素，阻燃效果差。CN110527079A公開了一種添加醇胺的阻燃聚醚多元醇及其制備方法，以醇胺和二氯化磷酸苯酯為起始原料與1,4-二氧六環反應合成阻燃聚醚多元醇，這種方法制備的阻燃聚醚多元醇雖然同時具有磷氮兩種阻燃元素，但是聚醚多元醇中含有磷酸酯，磷酸酯遇水容易分解，能極大降低材料的力學性能。CN104262607A公開了一種以三聚氰胺為基本征結構的阻燃聚醚多元醇及其制備方法，將三聚氰胺與甲醛反應生成多羥甲基三聚氰胺，再和多元醇起始劑一起與環氧氯丙烷反應生成阻燃聚醚，但是此產品含有氯元素，燃燒時會有HCl等有毒氣體產生。CN1583829公開了一種用三聚氰胺制備阻燃聚醚的方法，首先將三聚氰胺與甲醛反應，產物再與醇胺反應制得三聚氰胺溶液，然后以聚醚多元醇為反應介質，小分子醇為分散劑，將三聚氰胺溶液與異氰酸酯反應，得到阻燃聚醚多元醇產品。此方法不僅工藝復雜，工業化生產難度較大，而且阻燃聚醚多元醇僅含有氮元素，阻燃效果較差。

發明內容

為解決現有技術存在的聚氨酯泡沫容易燃燒，而添加型阻燃劑分布不均，容易流失，阻燃效果差的問題，本發明提供了一種磷氮協同阻燃聚合物多元醇的制備方法，所制備的阻燃聚合物多元醇固含量高、粘度低，磷氮含量高，以阻燃聚合物多元醇制備的聚氨酯泡沫阻燃效果好。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種磷氮協同阻燃聚合物多元醇的制備方法，通過在高活性聚醚多元醇中，將磷腈化合物與多元醛發生縮聚反應，形成含磷氮元素的聚合物，并均勻分散在聚醚多元醇中。