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CN114478989B - 一种阻燃性聚氨酯及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃性聚氨酯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃性聚氨酯及其制备方法，通过称量阻燃剂OP‑550和MDI，计算合成含11%磷含量的OP‑MDI所需要的N,N‑二甲基甲酰胺的质量，将溶剂分别与阻燃剂OP‑550及MDI，多次混匀反应得到OP‑MDI；按二元醇和异氰酸酯计算所需要的聚酯二元醇、OP‑MDI、MDI、1，4‑丁二醇的质量，使产品体系含1%~10%的磷含量；将OP‑MDI采用分批的加入方式、严格控制分批加入时间加入到定量的聚酯二元醇中搅拌反应；称取一定量的溶剂N，N‑二甲基甲酰胺DMF，用溶剂调节体系固含达到一定比例；进行到80%程度后，将加入Bi催化剂搅拌反应，再加入1，4‑丁二醇搅拌反应，最后加入甲醇反应，得到未胶化的1%~10%磷含量的阻燃性聚氨酯。本发明通过对磷酸酯类阻燃剂进行化学改性，有效避免聚氨酯体系的胶化。

Description

一种阻燃性聚氨酯及其制备方法
技术领域
本发明属于磷酸酯类阻燃剂的化学改性技术领域，具体涉及一种阻燃性聚氨酯及其制备方法。
背景技术
聚氨酯作为一种具有特征功能基团的聚合物，其主要特点为主链含有氨基甲酸酯基团。通过将羟基类化合物与含异氰酸酯的化合物聚合反应，可得到聚氨酯。聚氨酯合成革具有柔和的光泽和真皮感强的外观特点，从使用效果来看，聚氨酯具备抗磨损、抗老化，以及较好的耐寒性和低成本的优点，使得它成为理想的天然皮革替代品。
用聚氨酯为材料制成的皮革尽管性能良好，但易燃烧，产生有毒气体，引发环境污染，因此需要对聚氨酯进行阻燃处理。此外，为了得到性能优异的聚氨酯合成革，需要避免聚氨酯体系产生胶化。而在阻燃性合成革的制备实验过程中，产物是否会产生胶化现象，与聚酯结构、阻燃剂含量、体系固含量、异氰酸酯含量以及实验设定温度等都有所关联，所以需要提供一种阻燃性聚氨酯合成技术路线，来避免体系胶化现象的发生。
发明内容
针对现有技术中的不足之处，本发明提供一种阻燃性聚氨酯及其制备方法，解决阻燃剂组合到聚氨酯中产生的胶化问题，以及提供一种合成阻燃性聚氨酯合成革的技术路线。
为了达到上述目的，本发明技术方案如下：
一种阻燃性聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：
（1）按物质的量为3：4称量阻燃剂OP-550和MDI，计算合成含11%磷含量的OP-MDI所需要的溶剂N,N-二甲基甲酰胺的质量，将称取好的溶剂分别与阻燃剂OP-550及MDI混匀，混匀的MDI分两次、间隔2h加入到阻燃剂OP-550中，于一定温度下搅拌共反应6h得到OP-MDI；
（2）按物质的量为39：40的二元醇：异氰酸酯计算所需要的聚酯二元醇、OP-MDI、MDI、1，4-丁二醇的质量，使产品体系含1%~10%的磷含量；
（3）将步骤（2）计算的OP-MDI采用分批的加入方式、严格控制分批加入时间加入到定量的聚酯二元醇中，于一定温度下搅拌反应；
（4）计算步骤（3）所得体系的固含，称取一定量的溶剂N，N-二甲基甲酰胺DMF，用溶剂调节体系固含达到一定比例；
（5）步骤（4）进行到80%程度后，将反应体系置于30℃下搅拌反应1~2h，加入适量的Bi催化剂搅拌反应2h，再加入扩链剂1，4-丁二醇搅拌反应2-3h，此时将余下的步骤（4）完成，最后加入适量的终止剂甲醇反应1h，得到未胶化的1%~10%磷含量的阻燃性聚氨酯。
进一步的，步骤（1）中，采用分批的方式加入MDI，间隔时间2h，且制备异氰酸酯基封端的OP-MDI中间产物。
进一步的，步骤（2）、（3）中，所述聚酯二元醇为相对分子质量在2000左右的羟基封端的聚酯二元醇。
进一步的，步骤（3）中，OP-MDI分成50%、20%、10%、10%、10%，分别间隔2h、1h、30min、30min加入到定量的聚酯二元醇中。
进一步的，步骤（4）、（5）中，调节阻燃性聚氨酯合成体系的固含为30%。
进一步的，步骤（1）、（2）、（3）、（4）中，反应体系温度控制在30℃。
本发明还提供了一种经上述制备方法获得的阻燃性聚氨酯。
有益效果：本发明使用的阻燃剂OP-550具有绿色无卤、永久阻燃、雾值低等优异的性能；通过对磷酸酯类阻燃剂进行化学改性，合成关键产物OP-MDI，有效避免聚氨酯体系的胶化。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
表1磷含量为1.4124%的聚氨酯制备配方
一种阻燃性聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备数均分子量在2000左右的羟基封端的聚酯二元醇；
（2）称取21g阻燃剂OP-550、15.4gMDI、85gN,N-二甲基甲酰胺DMF，将21 gOP-550和50gDMF混匀并密封保存，15.4gMDI和余下的35gDMF混匀并密封保存；将准备好的MDI混合物分两批、间隔2h，加入到OP-550混合物中，于30℃搅拌反应共6h得到11%磷含量的OP-MDI；
（3）按二元醇：异氰酸酯的物质的量为39：40计算所需要的聚酯二元醇、OP-MDI、MDI、1，4-丁二醇的质量，使产品体系含1%左右的磷含量，如表1；
（4）将步骤（3）计算的OP-MDI分成50%、20%、10%、10%、10%，分别间隔2h、1h、30min、30min加入到定量的聚酯二元醇中，于30℃下搅拌反应；
（5）按表1称取所需的溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF，用溶剂调节体系固含达到30%；
（6）步骤（5）进行到80%程度后，将反应体系置于30℃下搅拌反应1h，加入适量的Bi催化剂搅拌反应2h，再加入扩链剂1，4-丁二醇搅拌反应2h，此时将余下的步骤（5）完成，最后加入适量的终止剂甲醇反应1h，得到未胶化的阻燃性聚氨酯。
实施例2
表2磷含量为4.8000%的聚氨酯制备配方
一种阻燃性聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备数均分子量在2000左右的羟基封端的聚酯二元醇；
（2）称取21g阻燃剂OP-550、15.4gMDI、85gN,N-二甲基甲酰胺DMF，将21 gOP-550和50gDMF混匀并密封保存，15.4gMDI和余下的35gDMF混匀并密封保存；将准备好的MDI混合物分两批、间隔2h，加入到OP-550混合物中，于30℃搅拌反应共6h得到11%磷含量的OP-MDI；
（3）按二元醇：异氰酸酯的物质的量为39：40计算所需要的聚酯二元醇、OP-MDI、MDI、1，4-丁二醇的质量，使产品体系含4%左右的磷含量，如表2；
（4）将步骤（3）计算的OP-MDI分成50%、20%、10%、10%、10%，分别间隔2h、1h、30min、30min加入到定量的聚酯二元醇中，于30℃下搅拌反应；
（5）按表2称取所需的溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF，用溶剂调节体系固含达到30%；
（6）步骤（5）进行到80%程度后，将反应体系置于30℃下搅拌反应1.5h，加入适量的Bi催化剂搅拌反应2h，再加入扩链剂1，4-丁二醇搅拌反应2.5h，此时将余下的步骤（5）完成，最后加入适量的终止剂甲醇反应1h，得到未胶化的阻燃性聚氨酯。
实施例3
表3磷含量为9.978%的聚氨酯制备配方
一种阻燃性聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备数均分子量在2000左右的羟基封端的聚酯二元醇；
（2）称取21g阻燃剂OP-550、15.4gMDI、85gN,N-二甲基甲酰胺DMF，将21 gOP-550和50gDMF混匀并密封保存，15.4gMDI和余下的35gDMF混匀并密封保存；将准备好的MDI混合物分两批、间隔2h，加入到OP-550混合物中，于30℃搅拌反应共6h得到11%磷含量的OP-MDI；
（3）按二元醇：异氰酸酯的物质的量为39：40计算所需要的聚酯二元醇、OP-MDI、MDI、1，4-丁二醇的质量，使产品体系含10%左右的磷含量，如表3；
（4）将步骤（3）计算的OP-MDI分成50%、20%、10%、10%、10%，分别间隔2h、1h、30min、30min加入到定量的聚酯二元醇中，于30℃下搅拌反应；
（5）按表3称取所需的溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF，用溶剂调节体系固含达到30%；
（6）步骤（5）进行到80%程度后，将反应体系置于30℃下搅拌反应2h，加入适量的Bi催化剂搅拌反应2h，再加入扩链剂1，4-丁二醇搅拌反应3h，此时将余下的步骤（5）完成，最后加入适量的终止剂甲醇反应1h，得到未胶化的阻燃性聚氨酯。

Claims (7)

1.一种阻燃性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按物质的量为3：4称量阻燃剂OP-550和MDI，计算合成含11%磷含量的OP-MDI所需要的溶剂N,N-二甲基甲酰胺的质量，将称取好的溶剂分别与阻燃剂OP-550及MDI混匀，混匀的MDI分两次、间隔2h加入到阻燃剂OP-550中，于一定温度下搅拌反应6h得到OP-MDI；
（2）按物质的量为39：40的二元醇：异氰酸酯计算所需要的聚酯二元醇、OP-MDI、1，4-丁二醇的质量，使产品体系含1%~10%的磷含量；
（3）将步骤（2）计算的OP-MDI采用分批的加入方式、严格控制分批加入时间加入到定量的聚酯二元醇中，于一定温度下搅拌反应；
（4）计算步骤（3）所得体系的固含，称取一定量的溶剂N，N-二甲基甲酰胺DMF，用溶剂调节体系固含达到一定比例；
（5）步骤（4）进行到80%程度后，将反应体系置于30℃下搅拌反应1~2h，加入适量的Bi催化剂搅拌反应2h，再加入扩链剂1，4-丁二醇搅拌反应2-3h，此时将余下的步骤（4）完成，最后加入适量的终止剂甲醇反应1h，得到未胶化的1%~10%磷含量的阻燃性聚氨酯。
2.如权利要求1所述的阻燃性聚氨酯的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，采用分批的方式加入MDI，间隔时间2h，且制备异氰酸酯基封端的OP-MDI中间产物。
3.如权利要求1所述的阻燃性聚氨酯的制备方法，其特征在于，步骤（2）、（3）中，所述聚酯二元醇为相对分子质量为2104的羟基封端的聚酯二元醇。
4.如权利要求1所述的阻燃性聚氨酯的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，OP-MDI分成50%、20%、10%、10%、10%，分别间隔2h、1h、30min、30min加入到定量的聚酯二元醇中。
5.如权利要求1所述的阻燃性聚氨酯的制备方法，其特征在于，步骤（4）、（5）中，调节阻燃性聚氨酯合成体系的固含为30%。
6.如权利要求1所述的阻燃性聚氨酯的制备方法，其特征在于，步骤（1）、（2）、（3）、（4）中，反应体系温度控制在30℃。
7.一种如权利要求1至6任一所述的制备方法获得的阻燃性聚氨酯。
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