本發(fā)明涉及阻燃聚酯多元醇，具體為一種基于磷氮結(jié)構(gòu)的阻燃聚酯多元醇及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚合物材料因其易加工、輕質(zhì)、價格低廉而被廣泛用于建筑行業(yè)、電器行業(yè)、以及我們?nèi)粘Ｉ钪?，可以替代傳統(tǒng)的金屬、陶瓷和木材等。然而，隨著人們對聚合物材料在使用過程中安全性的關(guān)注度不斷提高，單一的聚合物高分子材料通常難以滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的功能要求，此時，大多需要向聚合物材料中引入不同功能的填料，從而滿足市場的不同需求。賦予聚合物基體阻燃性的兩種主要方法分別可以通過化學(xué)反應(yīng)或物理共混摻入阻燃元素(如n、p、si)。從經(jīng)濟(jì)的角度來看，物理添加方法的使用頻率更高，但傳統(tǒng)阻燃劑通常需要較高的負(fù)載量才能保證滿意的阻燃效果，因其阻燃劑添加量過多不僅會造成復(fù)合材料惡劣的機(jī)械性能，阻燃劑還會隨著時間溢出導(dǎo)致阻燃性能下降。因此，通過接枝多重阻燃鏈段開發(fā)新型高效阻燃劑是提高阻燃的關(guān)鍵。

2、專利申請公布號為cn115417981a的中國發(fā)明專利申請公開一種生物基含磷聚酯多元醇及其制備方法和應(yīng)用，由以摩爾百分?jǐn)?shù)的組分制成：多元醇60-75％和多元酸25-40％；所述多元醇為具有至少三個可參與反應(yīng)的羥基基團(tuán)的低分子多元醇；所述多元醇為具有至少兩個可參與反應(yīng)的羧酸基團(tuán)的低分子生物基多元酸；其中多元醇和多元醇中一個組分含有磷元素。公開技術(shù)方案中雖然采用了生物基原料，但是制備出的多元醇羥值過高僅適合于制備硬質(zhì)聚氨酯泡沫，且阻燃機(jī)理只有磷元素在起作用，但阻燃效果不佳，且不適合應(yīng)用于聚氨酯泡沫領(lǐng)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對以上所述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種基于磷氮結(jié)構(gòu)的阻燃聚酯多元醇，通過化學(xué)接枝制備，且原料天然無毒、來源廣泛、合成工藝簡單，是一種簡單高效并專用于聚氨酯泡沫領(lǐng)域的新型阻燃劑。

2、本發(fā)明的另一目的是提供所述基于磷氮結(jié)構(gòu)的阻燃聚酯多元醇的制備方法。

3、本發(fā)明的目的是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種基于磷氮結(jié)構(gòu)的阻燃聚酯多元醇，由多元酸與多元醇按摩爾百分?jǐn)?shù)的占比為10～20％∶80～90％制成。

4、所述多元酸可以為植酸、草酸和/或磷酸中的一種。

5、所述多元醇可以為三乙醇胺和/或二乙醇胺中的一種。

6、一種基于磷氮結(jié)構(gòu)的阻燃聚酯多元醇的制備方法，其包括的步驟如下：

7、(1)將多元醇加入反應(yīng)容器中預(yù)熱，預(yù)熱溫度為50～60℃，預(yù)熱時間為0.3～0.6h，以提高多元醇的流動性，方便多元醇與多元酸更好的均勻混合；

8、(2)在反應(yīng)容器中加入多元酸，在50～60℃縮聚反應(yīng)溫度下恒溫反應(yīng)1-3h，制成低聚合度的多元醇中間產(chǎn)物；

9、(3)將溫度升至90～120℃，反應(yīng)1.5～3h，中間產(chǎn)物進(jìn)一步提高反應(yīng)交聯(lián)程度，增加多元醇的分子量；

10、(4)通入流速為25～45ml/min的氮?dú)庖猿シ磻?yīng)中產(chǎn)生的水以及小分子，并保持溫度為90～120℃繼續(xù)反應(yīng)4～6h，提高多元醇的聚合度；

11、(5)將產(chǎn)物放入真空干燥箱中以溫度為50～60℃、真空度為0.5～0.8mpa干燥8～10h，除去剩余少量水分。

12、所述基于磷氮結(jié)構(gòu)的阻燃聚酯多元醇的數(shù)均分子量為1000～1300之間，分子量分布在1.0～1.13之間。

13、所述基于磷氮結(jié)構(gòu)的阻燃聚酯多元醇的羥基的官能度為1.5～2.5，羥值在100～120mgkoh/g。

14、本發(fā)明所述聚酯多元醇通過反應(yīng)條件的控制使得其羥值控制在100～120mgkoh/g之間，適合制備軟質(zhì)聚氨酯泡沫，且同時含有磷氮兩種阻燃元素，含磷化合物受熱分解生成偏磷酸物質(zhì)覆蓋在基材表面，含氮化合物受熱分解釋放出不可燃性氣體氨氣，用來稀釋空氣中可燃物濃度，起到氣固協(xié)效阻燃的作用。

15、本發(fā)明原料采用天然有機(jī)酸和/或合成有機(jī)酸；較傳統(tǒng)阻燃劑反應(yīng)過程無毒、環(huán)保；多元醇或多元酸其中一個含有阻燃元素磷，另一個則含有阻燃氮元素，可在氣相和固相對基材進(jìn)行協(xié)同阻燃。其中在氣相層面，燃燒后本發(fā)明的多元醇中的氮元素可以與空氣結(jié)合生成氨氣等不燃?xì)怏w，稀釋氧氣濃度；在固相層面，本發(fā)明的聚酯多元醇中的磷元素可以生成偏磷酸化合物覆蓋在聚合物表面，促進(jìn)基材表面交聯(lián)成碳，保護(hù)聚合物內(nèi)部結(jié)構(gòu)不被破壞。

16、總的來說，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

17、(1)采用從植物種子中提取的有機(jī)磷類化合物為反應(yīng)原料，在降低成本的同時還保證了反應(yīng)過程綠色、環(huán)保；

18、(2)制得的阻燃聚酯多元醇的羥值在100～120mgkoh/g之間，分子量分布在1.0～1.13之間，適合慢回彈軟質(zhì)聚氨酯泡沫的生產(chǎn)；

19、(2)整個反應(yīng)過程采用一鍋法制備，原料易得，操作工藝簡單；

20、(3)為不僅含有阻燃元素磷還含有氮元素，燃燒時，氮元素可以被分解為不燃性氣體氨氣等，稀釋空氣中可燃物的濃度，另外，含磷化合物在受熱分解后會生成偏磷酸化合物覆蓋在基材表面，二者協(xié)同起到協(xié)效阻燃的效果。

技術(shù)特征：

1.一種基于磷氮結(jié)構(gòu)的阻燃聚酯多元醇，其特征在于，由多元酸與多元醇按摩爾百分?jǐn)?shù)的占比為10～20％∶80～90％制成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磷氮結(jié)構(gòu)的阻燃聚酯多元醇，其特征在于，所述多元酸為植酸、草酸和/或磷酸中的一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磷氮結(jié)構(gòu)的阻燃聚酯多元醇，其特征在于，所述多元醇為三乙醇胺和/或二乙醇胺中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種基于磷氮結(jié)構(gòu)的阻燃聚酯多元醇的制備方法，其特征在于，包括的步驟如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于磷氮結(jié)構(gòu)的阻燃聚酯多元醇的制備方法，其特征在于，數(shù)均分子量為1000～1300之間，分子量分布在1.0～1.13之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于磷氮結(jié)構(gòu)的阻燃聚酯多元醇的制備方法，其特征在于，羥基的官能度為1.5～2.5，羥值在100～120mg?koh/g。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種基于磷氮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高效阻燃聚酯多元醇，由多元酸與多元醇按摩爾百分?jǐn)?shù)的占比為10～20％：80～90％制成，本發(fā)明還公開所述基于磷氮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高效阻燃聚酯多元醇的制備方法。本發(fā)明具有的有益效果是：適合制備軟質(zhì)聚氨酯泡沫，且同時含有磷氮兩種阻燃元素，含磷化合物受熱分解生成偏磷酸物質(zhì)覆蓋在基材表面，含氮化合物受熱分解釋放出不可燃性氣體氨氣，用來稀釋空氣中可燃物濃度，起到氣固協(xié)效阻燃的作用。

技術(shù)研發(fā)人員：謝德龍,褚俊涵,張江雨,謝于輝,陳煜暉,尹思浩,莫艷萍,吳楓,梅毅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：昆明理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10