[发明专利]一种三(2-羟乙基)异氰尿酸酯改性的桐油基多元醇及其制备方法和应用

说明书

一种三（2‑羟乙基）异氰尿酸酯改性的桐油基多元醇及其制备方法和应用,利用环氧基团与羟基发生开环反应，通过环氧桐油酸甘油单酯与三（2‑羟乙基）异氰尿酸酯反应将氮杂环引入到桐油酸甘油单酯链上得到含氮杂环的桐油基多元醇。以桐油为原料得到环氧桐油酸甘油单酯（EGTO）与三（2‑羟乙基）异氰尿酸酯按一定配比反应得到的多元醇是一种结构阻燃型桐油基多元醇，具有热稳定性高、高羟值与流动性好等特点。由该多元醇替代部分苯酐聚酯多元醇制备的聚氨酯泡沫具有良好的力学性能、热稳定性和阻燃性能，极限氧指数可达23.0%。

技术领域

本发明属于植物油的结构改性及其合成方法和在聚氨酯泡沫领域的应用，具体涉及一种三(2-羟乙基)异氰尿酸酯改性的桐油基多元醇的制备方法和应用。

背景技术

聚氨酯泡沫具有诸多优良性能，例如机械性能、声学性能、电性能和耐化学品性能等，适用于建筑保温领域。聚氨酯泡沫是一种多孔物质，与酚醛泡沫材料相比，未经阻燃处理的硬质聚氨酯泡沫材料容易燃烧，且燃烧时发烟量较大。为了提高聚氨酯泡沫的阻燃性能，研究人员对聚氨酯泡沫的阻燃改性进行大量研究工作。含磷、含氮及含硅等有机阻燃剂在提高聚氨酯泡沫的阻燃性能方面发挥重要作用。随着环保意识深入人心，无卤阻燃已经成为聚氨酯泡沫阻燃发展的趋势之一。

人类对石化资源的过量消耗，使得石化资源储量日益减少。石油基多元醇作为制备聚氨酯泡沫的传统原料之一，其成本呈现上升的趋势，研究人员加大对植物油基多元醇替代石油基多元醇制备聚氨酯材料的研究力度。桐油作为一种植物油，具有储量丰富且价格低廉的优点，同时桐油的主要成分桐油酸甘油酸酯含有反应活性良好的碳碳双键、酯键等官能团，通过化学改性易于得到桐油基多元醇。桐油基多元醇替代部分市售的聚醚聚酯多元醇与多聚异氰酸酯反应制备聚氨酯泡沫。

有研究表明，在聚氨酯分子链上引入热稳定性较好的杂环基团，如三(2-羟乙基)异氰尿酸酯是一种热稳定性、水解稳定性和刚性较好的六元氮杂环化合物，将其引入到聚氨酯泡沫结构中能够使得聚氨酯泡沫的热稳定性能、阻燃性能和耐辐射性能等得到一定提高。桐油经过酯化、环氧化反应后得到环氧桐油酸甘油单酯(EGTO)。由于三(2-羟乙基)异氰尿酸酯分子中具有三个活性羟基，利用羟基与环氧基团发生开环反应生成一种三(2-羟乙基)异氰尿酸酯改性的桐油基多元醇，并替代部分苯酐聚酯多元醇与多亚甲基多苯基多异氰酸酯反应得到聚氨酯泡沫，该泡沫燃烧时发烟量较少、不产生有毒和腐蚀性气体，且泡沫的极限氧指数得到提高。

发明内容

解决的技术问题：为了提高聚氨酯泡沫的阻燃性能和力学性能，本发明提供了一种三(2-羟乙基)异氰尿酸酯改性的桐油基多元醇及其制备方法和应用。本发明桐油作为原料经过酯交换和环氧化反应得到的环氧桐油酸甘油单酯，该环氧桐油酸甘油单酯与三(2-羟乙基)异氰尿酸酯反应将含氮的六元刚性杂环引入到植物油分子链上，得到氮含量为4.0～6.0％的含氮阻燃型桐油基多元醇。由该多元醇替代部分苯酐聚酯多元醇制备的聚氨酯泡沫氧指数可达23.0％，泡沫的机械性能得到增强，和市售苯酐聚酯多元醇及发泡剂HFC-365mfc混溶性较好、不分层。

技术方案：三(2-羟乙基)异氰尿酸酯改性的桐油基多元醇，结构式如下所示：

三(2-羟乙基)异氰尿酸酯改性的桐油基多元醇的制备方法，利用环氧基团与羟基发生开环反应，通过环氧桐油酸甘油单酯与三(2-羟乙基)异氰尿酸酯反应将氮杂环引入到桐油酸甘油单酯链上得到含氮杂环的桐油基多元醇，反应方程式如下：