[发明专利]一种有机硅改性植物油基多元醇及其制备方法和应用

说明书

一种有机硅改性植物油基多元醇及其制备方法和应用，步骤为：将N‑（β‑氨乙基）‑γ‑氨丙基甲基二甲氧基硅烷和环氧值为3%的环氧桐油酸甘油单酯按其环氧基团和N‑（β‑氨乙基）‑γ‑氨丙基甲基二甲氧基硅烷的摩尔比例2:1~3:1混合，进行开环反应得到有机硅改性植物油基多元醇。由该多元醇替代部分聚醚多元醇与二氧化硅微胶囊阻燃剂搅拌均匀制得的复配多元醇用于制备聚氨酯泡沫，制得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23.5%。

技术领域

本发明属于聚氨酯泡沫技术领域，具体涉及一种有机硅改性植物油基多元醇及其制备方法和应用。

背景技术

聚氨酯(PU)是由多元醇和多异氰酸酯为主要原料制备得到的一类具有聚氨基甲酸酯结构的化合物，广泛应用于涂料、胶粘剂、弹性体、泡沫等材料中。传统聚氨酯的生产原料主要来源于不可再生的石化资源，同时由于原油价格的不断上涨以及温室效应，环境污染等全球性问题的日趋严重，用可再生资源替代石化资源用于制备聚氨酯材料已引起科研人员的关注，这也是未来的发展趋势之一。

植物油作为一种可再生资源，因具有来源丰富，生物降解性能稳定，价格低廉，低毒性和可再生等特点，成为聚氨酯合成中的多功能单体及低聚物的重要来源。合成植物油多元醇的原理是利用植物油中不饱和双键及羧基酯等基团，经过水解、酯交换、皂化、加氢、环氧化以及胺化等反应转化为多元醇。用植物油多元醇制备的聚氨酯泡沫具有良好的化学和物理性能，特别是有较好的耐水解和热稳定性。

聚氨酯密度较小且比表面积较大，其结构中存在较多的碳氢链，导致聚氨酯泡沫极易燃烧。因含磷、氮、硅等阻燃元素的反应型阻燃剂和无机阻燃剂具有低毒和环境友好等特点，被广泛应用在阻燃聚氨酯泡沫的制备领域。但添加高剂量的无机阻燃剂不仅增加生产成本，还会降低聚氨酯泡沫的物理性能。

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、力学性能及热稳定性，本发明提供一种有机硅改性植物油基多元醇及其制备方法和应用。本发明以可再生的桐油作为原料经过一系列反应后与N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH-602)发生开环反应得到阻燃型桐油基多元醇(PTOK)。由于直接将纳米二氧化硅作为聚氨酯泡沫的增强成分，通常造成最初的纳米尺度分散相的团聚。采用钼酸铵作材料的壳而纳米二氧化硅作芯材，形成钼酸铵包覆二氧化硅。二氧化硅微胶囊阻燃剂与桐油基阻燃型多元醇及市售的聚醚多元醇(PPG4110)复配得到复配多元醇，利用复配多元醇与异氰酸酯反应得到聚氨酯泡沫，该聚氨酯泡沫的极限氧指数可达23.5％，压缩强度可达613.7KPa，泡沫初始热降解温度随着二氧化硅微胶囊阻燃剂用量的增加出现降低的趋势。

技术方案：一种有机硅改性植物油基多元醇，结构式如下：

其中，

有机硅改性植物油基多元醇的制备方法，步骤为：将N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和环氧值为3％的环氧桐油酸甘油单酯按其环氧基团和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的摩尔比例2:1～3:1混合，进行开环反应得到有机硅改性植物油基多元醇。

上述机硅改性植物油基多元醇在制备聚氨酯泡沫中的应用。

应用具体方法为，先将组合多元醇、二氧化硅微胶囊阻燃剂及助剂搅拌均匀形成复配多元醇，然后再与异氰酸酯搅拌20-30s，转速2000-2500r/min；倒入模具中，熟化12小时；各原料以质量份计为：组合多元醇100份；二氧化硅微胶囊阻燃剂0～20份；异氰酸酯118份；助剂：聚氨酯泡沫稳定剂3.0～4.0份；水0.4～0.6份；发泡剂15～25份；催化剂0～0.20份；所述组合多元醇的有效成分为有机硅改性植物油基多元醇。