[发明专利]一种金属改性酚醛基聚氨酯泡沫的制备方法

说明书

本发明提出了一种金属改性酚醛基聚氨酯泡沫的制备方法，即酚类化合物、金属化合物在催化剂作用下发生反应，然后与醛类化合物反应生成低分子量的金属改性高邻位热塑性酚醛类多元醇；获得的金属改性酚醛类多元醇与发泡剂、催化剂、匀泡剂等混合得到A组分；A与B组分（多异氰酸酯）混合反应，然后进行熟化处理，得到金属改性酚醛基聚氨酯泡沫。本发明使用金属改性酚醛类多元醇为原料制备聚氨酯，简化了实验步骤，缩短了试验周期，在使用苯环来代替长碳链的同时，在主链上引入金属－氧键或金属碳化物，提高了热性能和力学性能，通过合成金属改性高邻位热塑性酚醛改善了分子结构，有利于交联结构的控制。

技术领域

本发明涉及耐热、阻燃、抗火焰聚氨酯的合成制备领域，更具体而言，涉及到一种金属改性高邻位热塑性酚醛类多元醇与多异氰酸酯反应制备具有良好力学性能及热性能的金属改性酚醛基聚氨酯泡沫的方法。。

背景技术

聚氨酯泡沫材料（俗称海绵）作为一种重要的合成材料，具有质轻、硬度范围宽、耐磨、抗冲击性高、回弹范围广、低温柔顺性好、不受臭氧侵蚀的影响、耐辐射、抗霉菌、可在标准设备上加工、可与木材、金属和大部分塑料粘结、可制成降噪音、绝缘、隔热材料等优点，性能范围广，产品种类多，用途广泛。但是聚氨酯的长碳链结构也导致了使用中存在易燃的弊端，在用于绝缘、隔热材料时，其在耐高温、阻燃等方面的相关指数，达不到要求，甚至会产生助燃的情况发生，从而阻碍了聚氨酯泡沫在绝缘隔热和阻燃方面的发展。如何提高聚氨酯材料的热性能成为研究的重点。

为了改善聚氨酯泡沫材料的阻燃性能，国内外学者都开展了相关研究，通常使用阻燃性原料或者采用化学方法对聚氨酯进行改性，如制备酚醛聚醚多元醇[专利201610917722.2]或利用酚醛树脂对聚氨酯泡沫材料进行改性[专利201410717216.X]，通过引入酚醛树脂中的连续苯环，实现聚氨酯泡沫的阻燃，以上方法通过热固性酚醛多元醇的加入或阻燃剂的加入提高了聚氨酯的阻燃性，但仅仅加入酚醛多元醇影响聚氨酯的韧性，同时热固性酚醛多元醇结构不可控，交联度难以控制，进而影响聚氨酯的强度。

发明内容

本发明提出了一种金属改性酚醛基聚氨酯泡沫的制备方法，解决了现有热固性酚醛多元醇结构不可控，交联度难以控制，聚氨酯的强度容易受影响的问题。

实现本发明的技术方案是：一种金属改性酚醛基聚氨酯泡沫的制备方法，步骤如下：

（1）向酚类化合物和金属化合物中加入催化剂Ⅰ，加热至50-100℃反应0.5-6h，生成金属酸酯；

（2）将步骤（1）得到的金属酸酯与醛类化合物在催化剂Ⅱ作用下反应1.2-11h，然后减压脱水，得到金属改性酚醛类多元醇；

（3）将步骤（2）的金属改性酚醛类多元醇与发泡剂、催化剂Ⅲ、匀泡剂与多异氰酸酯混合反应，然后进行熟化处理，得到金属改性酚醛基聚氨酯泡沫。

所述步骤（1）中，酚类化合物为苯酚和间甲酚中的至少一种，金属化合物为钼酸、三氯化钼、四甲基氧化钛和钼酸铵中的至少一种，催化剂Ⅰ为盐酸、硫酸、磷酸和硝酸中的至少一种；酚类化合物、金属化合物与催化剂Ⅰ的质量比为100:（1-40）：（0.2-2）。

所述步骤（2）中，醛类化合物为甲醛，催化剂Ⅱ为浓硫酸、草酸、醋酸锌、盐酸和氧化钙中的至少一种，其中步骤（1）中的酚类化合物与步骤（2）中醛类化合物的质量比为100：（20-40），步骤（1）中酚类化合物与催化剂Ⅱ的质量比为100：（0.2-3）。

所述减压脱水的步骤为：在真空度为8000-400Pa下进行程序降温和程序升温，反应溶液首先程序降温为30-60℃，之后程序升温至50-90℃后保持0.1-2h，程序降温的终止温度低于程序升温的终止温度，程序降温和程序升温的总时间为0.4-3h。