一种生物基阻燃聚醚多元醇及其制备方法

文档序号:628295 发布日期:2021-05-11 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 一种生物基阻燃聚醚多元醇及其制备方法 (Bio-based flame-retardant polyether polyol and preparation method thereof ) 是由 王新 黄广晋 周楚凡 史文贞 于 2021-01-26 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种生物基阻燃聚醚多元醇及其制备方法,具体涉及有机高分子化合物技术领域,包括乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、纳米氢氧化镁、纳米氧化铈、纳米氧化锡锑和玉米淀粉。本发明中使可有效加强纳米氢氧化镁、纳米氧化铈、纳米氧化锡锑与玉米淀粉的接触结合效果,同时对玉米淀粉进行改性处理,提高玉米淀粉性能;使用超微气流粉碎机中进行混合粉碎处理,多种改性后玉米淀粉作为生物基构成生物基阻燃聚醚多元醇,可进一步提高生物基材料与多元醇的接触结合效果,抗解离效果更佳,保证阻燃性能,使得生产出来的聚氨酯泡沫塑料结构更加稳定,耐磨性能更佳,且生产出来的聚氨酯泡沫塑料阻燃性能更佳。(The invention discloses a bio-based flame-retardant polyether polyol and a preparation method thereof, and particularly relates to the technical field of organic high-molecular compounds, wherein the bio-based flame-retardant polyether polyol comprises ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, butanediol, nano magnesium hydroxide, nano cerium oxide, nano antimony tin oxide and corn starch. According to the invention, the contact and combination effect of the nano magnesium hydroxide, the nano cerium oxide and the nano tin antimony oxide with the corn starch can be effectively enhanced, and the corn starch is modified, so that the performance of the corn starch is improved; the superfine jet mill is used for mixing and crushing treatment, and the modified corn starch serves as a bio-base to form the bio-based flame-retardant polyether polyol, so that the contact combination effect of the bio-base material and the polyol can be further improved, the anti-dissociation effect is better, the flame retardant property is ensured, the produced polyurethane foam plastic is more stable in structure, better in wear resistance and better in flame retardant property.)

一种生物基阻燃聚醚多元醇及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机高分子化合物技术领域,更具体地说,本发明涉及一种生物基阻燃聚醚多元醇及其制备方法。

背景技术

阻燃聚醚多元醇,为卤代聚醚多元醇,类似于阻燃聚醚,具有中等黏度,与聚醚及聚酯多元醇具有良好的相容性,因为起阻燃元素结合到聚合物中,具有持久的阻燃效果。阻燃聚醚多元醇具有具有强度高、尺寸稳定性好、导热系数低、粘结力强、出方率高、永久阻燃等特点,广泛适用于生产高阻燃喷涂、板材等聚氨酯泡沫。生物基主要指除粮食以外的秸秆等木质纤维素类农林废弃物。生物基产品主要有:沼气、燃料乙醇、生物柴油和生物塑料。

现有的生物基阻燃聚醚多元醇,生物基材料与多元醇结合效果不佳,容易发生解离,降低阻燃性能。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷,本发明的实施例提供一种生物基阻燃聚醚多元醇及其制备方法。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种生物基阻燃聚醚多元醇,按照重量百分比计算包括:9.20~10.30%的乙二醇、18.40~20.60%的二乙二醇、18.40~20.60%的丙二醇、9.20~10.30%的二丙二醇、18.40~20.60的丁二醇、0.45~0.75%的纳米氢氧化镁、0.32~0.42%的纳米氧化铈、0.25~0.39%的纳米氧化锡锑,其余为玉米淀粉;

进一步的,按照重量百分比计算包括:9.20%的乙二醇、18.40%的二乙二醇、18.40%的丙二醇、9.20%的二丙二醇、18.40%的丁二醇、0.45%的纳米氢氧化镁、0.32%的纳米氧化铈、0.25%的纳米氧化锡锑,其余为玉米淀粉。

进一步的,按照重量百分比计算包括:10.30%的乙二醇、20.60%的二乙二醇、20.60%的丙二醇、10.30%的二丙二醇、20.60%的丁二醇、0.75%的纳米氢氧化镁、0.42%的纳米氧化铈、0.39%的纳米氧化锡锑,其余为玉米淀粉。

进一步的,按照重量百分比计算包括:9.75%的乙二醇、19.50%的二乙二醇、19.50%的丙二醇、9.75%的二丙二醇、19.50%的丁二醇、0.60%的纳米氢氧化镁、0.37%的纳米氧化铈、0.32%的纳米氧化锡锑,其余为玉米淀粉。

进一步的,所述乙二醇、所述二乙二醇、所述丙二醇、所述二丙二醇和所述丁二醇的重量按照1∶2∶2∶1∶2配比。

本发明还提供一种生物基阻燃聚醚多元醇的制备方法,具体制备步骤如下:

步骤一:按照上述重量百分比称取乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、纳米氢氧化镁、纳米氧化铈、纳米氧化锡锑和玉米淀粉;

步骤二:将步骤一中二分之一重量份的纳米氢氧化镁与步骤一中四分之一重量份的玉米淀粉混合,加入5倍量的去离子水进行搅拌混合40~50min,搅拌同时进行超声波振荡处理,得到混合液A;

步骤三:将步骤一中二分之一重量份的纳米氧化铈与步骤一中四分之一重量份的玉米淀粉混合,加入5倍量的去离子水进行搅拌混合40~50min,搅拌同时进行超声波振荡处理,得到混合液B;

步骤四:将步骤一中二分之一重量份的纳米氧化锡锑与步骤一中四分之一重量份的玉米淀粉混合,加入5倍量的去离子水进行搅拌混合40~50min,搅拌同时进行超声波振荡处理,得到混合液C;

步骤五:将步骤一中剩余的纳米氢氧化镁、纳米氧化铈、纳米氧化锡锑和玉米淀粉进行混合加入超微气流粉碎机中进行混合粉碎处理,得到混合物料D;

步骤六:将步骤一中的乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇混合加入到反应釜中,然后将步骤二中制得的混合液A、步骤三中制得的混合液B、步骤四中制得的混合液C和步骤五中制得的混合物料D加入反应釜中,加热搅拌混合3.5~4.5h,同时进行超声波振荡处理,脱水、过滤,得到生物基阻燃聚醚多元醇。

进一步的,在步骤六中加热温度为135~145℃。

进一步的,在步骤六中加热温度为140℃,加热搅拌时间为4h。

进一步的,在步骤二、步骤三、步骤四和步骤五中超声波振荡处理频率为1.5MHz,采用间隔式处理,每次超声波振荡处理10min,每次间隔5min。

进一步的,在步骤二、步骤三、步骤四和步骤五中超声波振荡处理频率为1.6MHz,采用间隔式处理,每次超声波振荡处理7.5min,每次间隔7.5min。

本发明的技术效果和优点:

1、采用本发明的原料配方所制备出的生物基阻燃聚醚多元醇,可有效提高生物基阻燃聚醚多元醇中生物基材料与多元醇结合效果更佳,不易发生解离,使得生产出来的聚氨酯泡沫塑料结构更加稳定,耐磨性能更佳,且生产出来的聚氨酯泡沫塑料阻燃性能更佳;纳米氢氧化镁纯度高,粒径小,可进行原位包覆改性等优异性能,可在几乎不影响使用强度的情况下显著提高生物基阻燃聚醚多元醇的阻燃、抑烟、防滴等性能;纳米氧化铈可增添生物基阻燃聚醚多元醇的热稳定性和抗老化性;纳米氧化锡锑具有良好的导电、隔热、透明等性能;纳米氢氧化镁、纳米氧化铈和纳米氧化锡锑配合使用,可有效提高生物基阻燃聚醚多元醇内部元素的结合效果,避免解离,提高生物基阻燃聚醚多元醇的阻燃性能;

2、本发明在生物基阻燃聚醚多元醇的过程中,在步骤二、步骤三和步骤四中将分别将部分纳米氢氧化镁、纳米氧化铈、纳米氧化锡锑和部分玉米淀粉进行超声波分散处理,可有效加强纳米氢氧化镁、纳米氧化铈、纳米氧化锡锑与玉米淀粉的接触结合效果,同时对玉米淀粉进行改性处理,提高玉米淀粉性能,可有效加强生物基阻燃聚醚多元醇的结合效果,稳定性更佳,提高阻燃性能;在步骤五中将纳米氢氧化镁、纳米氧化铈、纳米氧化锡锑和玉米淀粉加入到超微气流粉碎机中进行混合粉碎处理,可加强各物料之间的接触结合效果,安全性能更佳,保证阻燃性能,多种改性后玉米淀粉作为生物基构成生物基阻燃聚醚多元醇,可进一步提高生物基材料与多元醇的接触结合效果,抗解离效果更佳,保证阻燃性能。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1:

本发明提供了一种生物基阻燃聚醚多元醇,按照重量百分比计算包括:9.20%的乙二醇、18.40%的二乙二醇、18.40%的丙二醇、9.20%的二丙二醇、18.40%的丁二醇、0.45%的纳米氢氧化镁、0.32%的纳米氧化铈、0.25%的纳米氧化锡锑,其余为玉米淀粉;

所述乙二醇、所述二乙二醇、所述丙二醇、所述二丙二醇和所述丁二醇的重量按照1∶2∶2∶1∶2配比;

本发明还提供一种生物基阻燃聚醚多元醇的制备方法,具体制备步骤如下:

步骤一:按照上述重量百分比称取乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、纳米氢氧化镁、纳米氧化铈、纳米氧化锡锑和玉米淀粉;

步骤二:将步骤一中二分之一重量份的纳米氢氧化镁与步骤一中四分之一重量份的玉米淀粉混合,加入5倍量的去离子水进行搅拌混合40~50min,搅拌同时进行超声波振荡处理,得到混合液A;

步骤三:将步骤一中二分之一重量份的纳米氧化铈与步骤一中四分之一重量份的玉米淀粉混合,加入5倍量的去离子水进行搅拌混合40~50min,搅拌同时进行超声波振荡处理,得到混合液B;

步骤四:将步骤一中二分之一重量份的纳米氧化锡锑与步骤一中四分之一重量份的玉米淀粉混合,加入5倍量的去离子水进行搅拌混合40~50min,搅拌同时进行超声波振荡处理,得到混合液C;

步骤五:将步骤一中剩余的纳米氢氧化镁、纳米氧化铈、纳米氧化锡锑和玉米淀粉进行混合加入超微气流粉碎机中进行混合粉碎处理,得到混合物料D;

步骤六:将步骤一中的乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇混合加入到反应釜中,然后将步骤二中制得的混合液A、步骤三中制得的混合液B、步骤四中制得的混合液C和步骤五中制得的混合物料D加入反应釜中,加热搅拌混合3.5~4.5h,同时进行超声波振荡处理,脱水、过滤,得到生物基阻燃聚醚多元醇。

在步骤六中加热温度为140℃,加热搅拌时间为4h。

在步骤二、步骤三、步骤四和步骤五中超声波振荡处理频率为1.5MHz,采用间隔式处理,每次超声波振荡处理10min,每次间隔5min。

实施例2:

与实施例1不同的是,按照重量百分比计算包括:10.30%的乙二醇、20.60%的二乙二醇、20.60%的丙二醇、10.30%的二丙二醇、20.60%的丁二醇、0.75%的纳米氢氧化镁、0.42%的纳米氧化铈、0.39%的纳米氧化锡锑,其余为玉米淀粉。

实施例3:

与实施例1-2均不同的是,按照重量百分比计算包括:9.75%的乙二醇、19.50%的二乙二醇、19.50%的丙二醇、9.75%的二丙二醇、19.50%的丁二醇、0.60%的纳米氢氧化镁、0.37%的纳米氧化铈、0.32%的纳米氧化锡锑,其余为玉米淀粉。

分别取上述实施例1-3所制得的生物基阻燃聚醚多元醇与对照组一的生物基阻燃聚醚多元醇、对照组二的生物基阻燃聚醚多元醇、对照组三的生物基阻燃聚醚多元醇和对照组四的生物基阻燃聚醚多元醇进行实验,对照组一的生物基阻燃聚醚多元醇为市面上的普通的生物基阻燃聚醚多元醇,对照组二的生物基阻燃聚醚多元醇与实施例相比无纳米氢氧化镁,对照组三的生物基阻燃聚醚多元醇与实施例相比无纳米氧化铈,对照组四的生物基阻燃聚醚多元醇与实施例相比无纳米氧化锡锑,分七组分别测试三个实施例中制备的生物基阻燃聚醚多元醇以及四个对照组的生物基阻燃聚醚多元醇,以生物基阻燃聚醚多元醇制备聚氨酯泡沫塑料,每30件样品为一组,进行测试,测试结果如表一所示:

表一:

由表一可知,当生物基阻燃聚醚多元醇的原料配比为:按照重量百分比计算包括:9.75%的乙二醇、19.50%的二乙二醇、19.50%的丙二醇、9.75%的二丙二醇、19.50%的丁二醇、0.60%的纳米氢氧化镁、0.37%的纳米氧化铈、0.32%的纳米氧化锡锑,其余为玉米淀粉,可有效提高生物基阻燃聚醚多元醇中生物基材料与多元醇结合效果更佳,不易发生解离,使得生产出来的聚氨酯泡沫塑料结构更加稳定,耐磨性能更佳,且生产出来的聚氨酯泡沫塑料阻燃性能更佳;故实施例3为本发明的较佳实施方式,配方中的乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇和玉米淀粉作为生物基阻燃聚醚多元醇的主材料,可有效保证生物基阻燃聚醚多元醇的生产效率,降低生产成本;纳米氢氧化镁纯度高,粒径小,可进行原位包覆改性等优异性能,能更均匀地分散于PA、PP、ABS、PVC等橡胶、塑料产品中,可在几乎不影响使用强度的情况下显著提高生物基阻燃聚醚多元醇的阻燃、抑烟、防滴等性能;纳米氧化铈,晶型完好,比重大,在陶瓷中不易构成气孔,产品存在良好的疏散性透明性,易于增加在塑胶、硅橡胶等聚合物中,可增添生物基阻燃聚醚多元醇的热稳定性和抗老化性;纳米氧化锡锑,称纳米ATO,产品具有良好的导电、隔热、透明等性能;纳米氢氧化镁、纳米氧化铈和纳米氧化锡锑配合使用,可有效提高生物基阻燃聚醚多元醇内部元素的结合效果,避免解离,提高生物基阻燃聚醚多元醇的阻燃性能。

实施例4

在上述优选的技术方案中,本发明提供了一种生物基阻燃聚醚多元醇,9.75%的乙二醇、19.50%的二乙二醇、19.50%的丙二醇、9.75%的二丙二醇、19.50%的丁二醇、0.60%的纳米氢氧化镁、0.37%的纳米氧化铈、0.32%的纳米氧化锡锑,其余为玉米淀粉。

所述乙二醇、所述二乙二醇、所述丙二醇、所述二丙二醇和所述丁二醇的重量按照1∶2∶2∶1∶2配比。

本发明还提供一种生物基阻燃聚醚多元醇的制备方法,具体制备步骤如下:

步骤一:按照上述重量百分比称取乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、纳米氢氧化镁、纳米氧化铈、纳米氧化锡锑和玉米淀粉;

步骤二:将步骤一中二分之一重量份的纳米氢氧化镁与步骤一中四分之一重量份的玉米淀粉混合,加入5倍量的去离子水进行搅拌混合40~50min,搅拌同时进行超声波振荡处理,得到混合液A;

步骤三:将步骤一中二分之一重量份的纳米氧化铈与步骤一中四分之一重量份的玉米淀粉混合,加入5倍量的去离子水进行搅拌混合40~50min,搅拌同时进行超声波振荡处理,得到混合液B;

步骤四:将步骤一中二分之一重量份的纳米氧化锡锑与步骤一中四分之一重量份的玉米淀粉混合,加入5倍量的去离子水进行搅拌混合40~50min,搅拌同时进行超声波振荡处理,得到混合液C;

步骤五:将步骤一中剩余的纳米氢氧化镁、纳米氧化铈、纳米氧化锡锑和玉米淀粉进行混合加入超微气流粉碎机中进行混合粉碎处理,得到混合物料D;

步骤六:将步骤一中的乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇混合加入到反应釜中,然后将步骤二中制得的混合液A、步骤三中制得的混合液B、步骤四中制得的混合液C和步骤五中制得的混合物料D加入反应釜中,加热搅拌混合3.5~4.5h,同时进行超声波振荡处理,脱水、过滤,得到生物基阻燃聚醚多元醇。

在步骤六中加热温度为140℃,加热搅拌时间为4h。

在步骤二、步骤三、步骤四和步骤五中超声波振荡处理频率为1.6MHz,采用间隔式处理,每次超声波振荡处理7.5min,每次间隔7.5min。

实施例5

与实施例4不同的是,在步骤二、步骤三、步骤四和步骤五中超声波振荡处理频率为1.5MHz,采用间隔式处理,每次超声波振荡处理10min,每次间隔5min。

实施例6

与实施例4-5均不同的是,在步骤二、步骤三、步骤四和步骤五中超声波振荡处理频率为1.5MHz,采用间隔式处理,每次超声波振荡处理7.5min,每次间隔7.5min。

分别取上述实施例4-6所制得的生物基阻燃聚醚多元醇与对照组五的生物基阻燃聚醚多元醇、对照组六的生物基阻燃聚醚多元醇、对照组七的生物基阻燃聚醚多元醇、对照组八的生物基阻燃聚醚多元醇和对照组九的生物基阻燃聚醚多元醇进行实验,对照组五的生物基阻燃聚醚多元醇与实施例相比直接将全部原料进行混合处理,对照组六的生物基阻燃聚醚多元醇与实施例相比没有步骤二中的操作,对照组七的生物基阻燃聚醚多元醇与实施例相比没有步骤三中的操作,对照组八的生物基阻燃聚醚多元醇与实施例相比没有步骤四中的操作,对照组九的生物基阻燃聚醚多元醇与实施例相比没有步骤五中的操作;分八组分别测试三个实施例中制备的生物基阻燃聚醚多元醇以及五个对照组的生物基阻燃聚醚多元醇,以生物基阻燃聚醚多元醇制备聚氨酯泡沫塑料,每30件样品为一组,进行测试,测试结果如表二所示:

表二:

由表二可知,在生物基阻燃聚醚多元醇的过程中,当实施例四中的制备方法为本发明的优选方案,在步骤二中将部分纳米氢氧化镁和部分玉米淀粉进行超声波分散处理,可有效加强纳米氢氧化镁与玉米淀粉的接触结合效果,同时对玉米淀粉进行改性处理,提高玉米淀粉性能,可有效加强生物基阻燃聚醚多元醇的结合效果,稳定性更佳,提高阻燃性能;在步骤三中将部分纳米氧化铈和部分玉米淀粉进行超声波分散处理,可有效加强纳米氧化铈与玉米淀粉的接触结合效果,同时对玉米淀粉进行改性处理,提高玉米淀粉性能,可有效加强生物基阻燃聚醚多元醇的结合效果,稳定性更佳,提高阻燃性能;在步骤四中将部分纳米氧化锡锑和部分玉米淀粉进行超声波分散处理,可有效加强纳米氧化锡锑与玉米淀粉的接触结合效果,同时对玉米淀粉进行改性处理,提高玉米淀粉性能,可有效加强生物基阻燃聚醚多元醇的结合效果,稳定性更佳,提高阻燃性能;在步骤五中将纳米氢氧化镁、纳米氧化铈、纳米氧化锡锑和玉米淀粉加入到超微气流粉碎机中进行混合粉碎处理,可加强各物料之间的接触结合效果,安全性能更佳,保证阻燃性能,多种改性后玉米淀粉作为生物基构成生物基阻燃聚醚多元醇,可进一步提高生物基材料与多元醇的接触结合效果,抗解离效果更佳,保证阻燃性能。

需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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