[发明专利]一种环氧酚醛基聚氨酯泡沫的制备方法

说明书

本发明提出了一种环氧酚醛基聚氨酯泡沫的制备方法，利用酚类化合物、醛类化合物及环氧卤代烷在催化剂作用下反应，得到环氧高邻位热塑性酚醛类多元醇，与多异氰酸酯反应、熟化，得到环氧酚醛基聚氨酯泡沫。本发明合成的多元醇以直链结构为主，通过控制分子量，有利于控制生成聚氨酯的交联结构，提高性能的设计性；制备的聚氨酯不仅是芳杂环类阻燃多元醇，即具有结构阻燃特性的多元醇；还含有部分卤系元素的阻燃多元醇，其通过引进环氧卤代烷制备了含有卤原子的聚醚多元醇，当在合成聚氨酯时添加环氧高邻位热塑性酚醛多元醇，通过发泡成型，使得这些含阻燃结构及卤离子的多元醇嵌入泡沫塑料分子中，提高了聚氨酯阻燃性能及力学性能。

技术领域

本发明涉及阻燃聚氨酯的合成制备领域，更具体而言，涉及到一种环氧高邻位热塑性酚醛基多元醇与多异氰酸酯反应制备具有良好力学性能及阻燃性能的环氧酚醛基聚氨酯泡沫的方法。

背景技术

聚氨酯硬泡材料作为一种高分子新材料，自1937年德国I．G．Farben公司合成聚氨酯以来发展迅速。聚氨酯泡沫具有质量轻、比强度高、吸水率低、尺寸稳定性好、导热系数低、能与多种材料结合的优点，是现在国际上公认的性能最好的保温绝热材料之一，被广泛用于化工、石油、建筑、航天等诸多领域。近年来，又在农业、医药卫生、节能、国防等领域开辟了新的用途，成为塑料中应用最为广泛的品种之一，被称为世界“第五大塑料”。

然而由于聚氨酯材料本身属于易燃材料，氧指数为17，因此，聚氨酯材料着火引发的火灾时有发生，其遇火会燃烧并分解，产生大量NO、NO₂、HCN等有毒烟雾，对生命及财产安全造成了极大的危害。另外作为结构材料，其强度较差，达不到一些特殊领域的结构材料的要求，限制了聚氨酯的应用范围。专利阻燃聚氨酯组合物[中国专利号：200880131058.2通过加入含磷阻燃剂颗粒进行阻燃，提高了阻燃性能；专利阻燃性聚氨酯泡沫[中国专利号：201280065959.2]通过加入膨胀石墨和低聚有机磷阻燃剂，获得了应用于车辆中用于隔音用途的阻燃聚氨酯，专利卤素阻燃热塑性聚氨酯[中国专利号：200980109739.3]提出了加入卤代阻燃剂实现阻燃的方法。以上专利都是通过加入阻燃剂获得阻燃性能，制备涉及到颗粒的相容性和分散性，制备工艺复杂，影响材料力学性能，使用过程中会有迁移现象，需要新型的阻燃方法提高聚氨酯的阻燃性能。

发明内容

本发明提出了一种本质型环氧酚醛基聚氨酯泡沫的制备方法，利用酚类化合物、醛类化合物及环氧卤代烷在催化剂作用下反应，得到环氧高邻位热塑性酚醛类多元醇，与多异氰酸酯反应、熟化，得到环氧酚醛基聚氨酯泡沫。

实现本发明的技术方案是：一种环氧酚醛基聚氨酯泡沫的制备方法，步骤如下：

（1）向酚类化合物、醛类化合物和环氧卤代烷中加入催化剂Ⅰ，加热至90-102℃反应2-8h，得到反应溶液；

（2）将步骤（1）中的反应溶液减压脱水，得到环氧酚醛多元醇；

（3）将步骤（2）得到的环氧酚醛多元醇与发泡剂、催化剂Ⅱ、匀泡剂与多异氰酸酯在15-45℃下反应1-10min，反应后进行熟化处理，得到环氧酚醛基聚氨酯泡沫。

所述步骤（1）中，酚类化合物为苯酚和二甲酚中的至少一种，醛类化合物为甲醛、三聚甲醛和多聚甲醛中的至少一种，环氧卤代烷为环氧氯丙烷、环氧溴丙烷和环氧氯丁烷中的至少一种，所述催化剂Ⅰ为乙酸锌、氧化锌、氧化锰、草酸、硫酸（98%）和盐酸（37%）中的至少一种。

所述步骤（1）中酚类化合物：醛类化合物的摩尔比为1:（0.8-2），酚类化合物：环氧卤代烷与催化剂Ⅰ的质量比为100:（5-40）：（0.5-2.5）。

所述步骤（1）中，催化剂Ⅰ为两种，两种催化剂分两次加入，第一种催化剂反应0.5-6h后加入第二种催化剂，两种催化剂总的反应时间是2-8h。