專利名稱：一種桐油基阻燃聚氨酯彈性體的制備方法
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(duì)廉價(jià)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(gè)羥基是對(duì)稱的，可制備結(jié)構(gòu)均一的產(chǎn)物，控制投料t匕，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(gè)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
坐寸ο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°C左右通過層間化合物分解而開始膨脹，900°C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(gè)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(I)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°C，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°C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°C下,抽真空除水I 2h，備用；除水后改性桐油與二異氰酸酯，按R=CN0/0H=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°C，恒溫反應(yīng)10 18h后，加壓I IOMPa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(I)中所述桐油是工業(yè)一級(jí)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(gè)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
權(quán)利要求
1.一種阻燃桐油基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行 (1)桐油與三羥甲基丙烷按質(zhì)量比151 20 :1，加入少量催化劑，在N2保護(hù)下，在加熱160 220°C，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°C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°C下,抽真空除水I 2h，備用；除水后改性桐油與二異氰酸酯，按摩爾比R=2 4的比例混合，其中R=CN0/0H，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°C，恒溫反應(yīng)10 18h后，加壓I IOMPa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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃桐油基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟(O中所述桐油是工業(yè)一級(jí)桐油，其中純桐油含量占78 82%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃桐油基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述催化劑為對(duì)甲苯磺酸，濃硫酸或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O. 4% O. 6%O
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃桐油基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟Cl)中桐油與三羥甲基丙烷質(zhì)量比為17. 5 :1 18. 5 :1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃桐油基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述桐油與三羥甲基丙烷反應(yīng)溫度為180 200°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種阻燃桐油基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟Cl)中所述反應(yīng)溫度是130 150°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃桐油基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟(2)中9，10- 二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物結(jié)構(gòu)式為
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃桐油基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟(2)中羥基化桐油與二異氰酸酯，按摩爾比R=2.5 3. 5的比例混合均勻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃桐油基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟(3)中可膨脹石墨的添加量為4 8份。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種桐油基阻燃聚氨酯彈性體的制備方法，屬于高分子合成化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。采用廉價(jià)可再生桐油為原料，通過與三羥甲基丙烷酯交換制備了羥基化桐油，并將羥基化桐油在120～200℃與阻燃劑DOPO發(fā)生雙鍵加成反應(yīng)，制得阻燃改性桐油，并與二異氰酸酯反應(yīng)，添加一定量200～500目可膨脹石墨，制備桐油基阻燃聚氨酯彈性體。本發(fā)明制得的聚氨酯彈性體，不僅成本低廉，而且具有阻燃效果好等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08K3/04GK103059255SQ20121055975
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者王標(biāo)兵, 李志超 申請(qǐng)人:常州大學(xué)