[发明专利]含磷多元醇、其制备方法、及包含其的阻燃聚氨酯

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃聚合物领域，尤其是涉及一种含磷多元醇、其制备方法及包含其的阻燃聚氨酯。

背景技术

聚合物要达到阻燃的目的，通常要加入阻燃剂，阻燃剂按反应活性可分为添加型和反应型两种。添加型阻燃剂较为常用，但存在添加量大、对聚合物力学性能影响大、易析出等缺点；反应型阻燃剂可以与聚合物的某些官能团反应，提高与聚合物的相容性，尤其，当阻燃剂分子作为一种反应单体与聚合物单体完全反应形成均一聚合物时，聚合物成为结构阻燃性材料，是阻燃材料的理想状态。

为达到聚氨酯树脂结构阻燃的目的，使用具有阻燃功能的多元醇是最佳解决办法。阻燃多元醇是含有阻燃元素或者阻燃基团的醇类物质，按照阻燃元素的不同，分为卤系、氮系、磷系多元醇及以上元素的复配形式的多元醇。阻燃多元醇是反应型阻燃剂的代表，其作为树脂的功能性原料或者添加剂，将阻燃元素或者阻燃基团引入聚合物分子结构中，使聚合物具有持续的阻燃性能，避免添加型阻燃剂的容易迁移、易挥发、阻燃效果不持久的缺点，能够增加材料的耐燃性是其最显著的特点，引入阻燃元素或者其他基团也可能为材料带来其他性能的改变，例如：耐水解性、力学性能、耐热性能等。

卤系多元醇：卤系阻燃剂以添加型为主，阻燃效率高，是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一，但卤系阻燃多元醇种类较少，多是含卤有机化合物与聚酯、聚醚等反应得到的卤系多元醇。

如Solvay Fluor公司生产了一种卤代聚醚多元醇Ixol M125，由环氧氯丙烷与含溴和氯元素的原料合成，它与多元醇具有良好的相容性，与聚醚多元醇和聚酯多元醇结合，得到了符合阻燃标准的聚氨酯泡沫（可参见聚氨酯原料及助剂手册[M].北京:化学工业出版社.2005）。又如在文献阻燃聚酯多元醇的合成及应用[J].聚氨酯工业,2006,21(1):31-33中公开了石晓以四溴苯酐、聚乙二醇和1,2-丙二醇为原料合成一种含溴聚酯多元醇；再如在文献新型阻燃聚醚的合成研究[J].热固性树脂,200217(6):6-8中公开了张田林以N,N-二(2-羟基乙基)-2,4,6-三溴苯胺为起始剂，以3-(2,4,6-三溴苯氧基)环氧丙烷为阻燃单体，合成了含有溴和氮元素的聚醚多元醇。

上述的卤素阻燃剂（包括卤素多元醇）虽然已经被广泛的开发，但是因环境问题目前已被限制使用并逐渐淘汰，无卤阻燃剂已成为阻燃剂的重要发展方向，其中磷-氮系阻燃剂是主要研究种类。

磷系多元醇：是指分子中含有磷元素的多元醇，包括膦酸酯类和膦酸酯类多元醇，即含有羟基的膦酸酯或膦酸酯。目前市场上有很多小分子膦酸酯，作为树脂材料的阻燃剂和增塑剂广泛使用，含磷多元醇基本以小分子为主，如N,N-二羟乙基胺甲基膦酸二乙酯(BHAPE)、N-羟甲基丙酰胺膦酸酯、四羟甲基硫酸磷(THPS)、磷杂菲衍生物（DOPO）等。

由于目前含磷多元醇多以小分子羟基膦酸酯为主，大分子量的含磷多元醇几乎没有，以其制备聚氨酯树脂时会破坏所获取的聚氨酯的软-硬段比例，进而降低所获取的聚氨酯树脂的的弹性。因此，目前含磷多元醇通常被作为添加型阻燃剂使用。

为了获取高性能的聚氨酯树脂，急需发展一种具有与聚氨酯原料聚醚多元醇或聚酯多元醇分子量相近、线性结构的大分子量含磷多元醇。

发明内容

本发明的目的是提供一种含磷多元醇、其制备方法以及包含其的阻燃聚氨酯以提高所制备的阻燃聚氨酯的力学性能。

为此，本发明提供了一种含磷多元醇，该含磷多元醇具有如下式（1）中结构式：

式（1）中R为甲基、乙基或苯基；R₂为烷基或芳基；n为1~20中的整数，当n大于1时，各个基团中的R₂相同或者不同。

同时，在本发明中还提供了一种含磷多元醇的制备方法，制备该含磷多元醇的原料包括：具有式（2）中结构的膦酸酯以及一种或多种具有式（3）中结构的二元醇，

HO-R₂-OH                  （3）

式（2）中R为甲基、乙基或苯基；R₁为甲基、乙基或苯基，式（3）中R₂为烷基或芳基；