[发明专利]一类含氟含磷聚氨酯弹性体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯弹性体技术领域，具体涉及含氟含磷聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术

据《上海交通大学学报》2006年40卷第7期1239-1243页介绍，含氟聚氨酯弹性体是一类具有特殊功能的高分子材料。氟的引入既保持了聚氨酯弹性体原有的特性，又赋予其卓越的耐候性、耐化学介质性、较高的使用温度、抗污染性和低摩擦性。据《热固性树脂》2005年20卷第5期40-45页介绍，磷是重要的阻燃元素，含磷本质阻燃高聚物不需阻燃处理即可满足严格的防火要求，且对环境友好。与常规阻燃高聚物相比，本质阻燃高聚物不存在阻燃剂挥发、溶出、迁移和渗出问题，阻燃效率高。含氟聚氨酯弹性体表面性能优异，但阻燃性能不佳，而含磷聚氨酯弹性体阻燃效果卓越，但表面性能不佳；目前现有的聚氨酯弹性体还不能满足既具有较好的阻燃性能，同时又具有优异的表面性能的要求。

发明内容

本发明提出一类含氟含磷聚氨酯弹性体及其制备方法，以克服上述现有技术无法满足既具有较好的阻燃性能同时又具有优异的表面性能要求的不足。

本发明的含氟含磷聚氨酯弹性体，其特征在于具有下列化学结构：

其中的-R-为：

本发明的含氟含磷聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：在真空度为133～266Pa和110～125℃条件下将聚合物多元醇脱水2～4小时，按聚合物多元醇与甲苯二异氰酸酯摩尔比为1∶1.6～2.6加入甲苯二异氰酸酯(TDI)，在60～80℃反应2～3小时，制成聚氨酯预聚体；将该聚氨酯预聚体与二胺按照摩尔比为1∶0.80～0.95溶于丁酮、1，4-二氧六烷或N，N-二甲基甲酰胺溶剂后置于模具中，先于65±5℃固化成膜，再放入130±5℃烘箱中反应3～4小时，得聚氨酯弹性体；

所述聚合物多元醇为聚酯二元醇或聚醚二元醇；

所述丁酮、1，4-二氧六烷或N，N-二甲基甲酰胺的用量为使总固体质量百分比达到30％～50％；

其特征在于：

所述二胺为含氟含磷二胺，采用以下步骤制备得到：

(1)将邻氯三氟甲苯在占反应混合液总质量分数42％～54％的质量百分比浓度为95-98％的浓硫酸和占反应混合液总质量分数14％～20％的质量百分比浓度为65-68％的浓硝酸中，在20～50℃硝化2～6小时，得到2-氯-5-硝基-三氟甲苯；

(2)将该2-氯-5-硝基-三氟甲苯与含磷双酚或含磷双胺按摩尔比为2∶1在强极性溶剂中于80～150℃反应12-36小时，反应结束后减压蒸馏移除溶剂，用乙二醇单甲醚或乙醇重结晶产物，得到相应的双硝基化合物；

(3)将所得到的双硝基化合物与乙醇水溶液、铁粉、盐酸混合，按双硝基化合物与铁粉摩尔比为1∶6～8，盐酸的质量百分比浓度为36％～38％，双硝基化合物与盐酸质量比为15～18∶1，乙醇水溶液中乙醇质量百分比浓度为55％～70％，双硝基化合物与乙醇水溶液质量比为1.5～2∶1，在70～80℃反应3～6小时，过滤，所得滤液加氨水调至pH中性后再过滤，再将该滤液在常压下蒸馏移除有机相，即得到相应的含氟含磷二胺；

所述步骤(2)中的含磷双酚或含磷双胺选自二(3-羟基苯氧基)磷酸苯酯、10-(2′，5′-二羟基苯基)-9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、二氨基磷酸苯酯或苯基磷酰二胺；所述强极性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAc)。

所述含氟含磷二胺为二[3-(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)]磷酸三苯酯或10-[2′，5′-二(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯基]-9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物或N，N′-二(2-三氟甲基-4-氨基苯基)磷酸二酰胺苯酯或苯基-N，N′-二(2-三氟甲基-4-氨基苯基)磷酸二酰胺。

所述模具可选用铁质模具或聚四氟乙烯模具；通常优选聚四氟乙烯模具，以便反应获得的聚氨酯弹性体容易脱落。

本发明的含氟含磷聚氨酯弹性体至今尚未见有相关报道，系一类新的有机化合物。

由于本发明的制备方法借助于先制备得到的含氟含磷二胺，在聚氨酯弹性体中同时引入了氟元素及磷元素，克服了以往聚氨酯弹性体不能满足既具有较好的阻燃性能，同时又具有优异的表面性能的缺点。

采用本发明方法制备的含氟含磷聚氨酯弹性体具有优异表面性能、优异的热稳定性、阻燃性和良好的物理机械性能。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：