一种制备具有含氮杂环聚酯多元醇的方法
技术领域
本发明涉及多元醇领域，特别是一种制备具有含氮杂环聚酯多元醇的方法。
背景技术
聚氨酯硬泡被广泛应用于保温材料中，在需要高阻燃的应用场景中，往往需要使用大量的阻燃剂，即便如此，依然难以获得较高的氧指数；而氧指数(OI)是指在规定的条件下，材料在氧氮混合气流中进行有焰燃烧所需的最低氧浓度，氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧，在所规定的试验条件下在室温下材料在O2、N2混合气体中刚好维持发焰燃烧时的最小氧浓度以体积的百分率表示，其氧指数越高表明阻燃性能越好，基于以上所述，需要研发一种能获得较高氧指数的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，发明了一种制备具有含氮杂环聚酯多元醇的方法，用于聚氨酯硬泡系统，可以显著改善阻燃性能，提高氧指数。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种制备具有含氮杂环多元醇的方法，选用组合的二元醇，三元醇，以及酸酐，二元酸，合成聚酯多元醇，引入三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，酯化通过一次性合成的方式，在催化剂的作用下反应完全后脱除小分子后得到最终产物。
作为本发明的进一步说明，所述二元醇为乙二醇，丙二醇，二乙二醇，二丙二醇，己二醇，新戊二醇中的一种或多种。
作为本发明的进一步说明，所述三元醇为甘油或三羟甲基丙烷的一种或两种。
作为本发明的进一步说明，所述二元酸为对苯二甲酸，苯酐，己二酸中的一种或多种。
作为本发明的进一步说明，所述三(2-羟乙基)异氰尿酸酯在最终液体含量中的占比为15-45％。
作为本发明的进一步说明，所述酯化催化剂为T9,T12，T120，钛酸酯等中的一种。
作为本发明的进一步说明，所述最终产物为一种淡黄色透明液体，即具有含氮杂环的聚酯多元醇，所述聚酯多元醇的羟值为150-350mgKOH/g。
作为本发明的进一步说明，所述酯化催化剂优选为底物比例的0.01％-0.2％。
其有益效果在于，本发明提供了一种制备具有含氮杂环聚酯多元醇的方法，通过引入含氮杂环合成聚酯多元醇，然后用于聚氨酯的方案，能显著提高最终液体的氧指数，可用于有较高阻燃要求的聚氨酯系统中，阻燃效果显著，因此具有很强的实用性。
具体实施方式
由于聚氨酯硬泡在需要高阻燃的应用场景中，往往需要使用大量的阻燃剂，但是难以以获得较高的氧指数，本发明提供了通过引入含氮杂环合成聚酯多元醇，然后用于聚氨酯的方案，能显著提高最终液体的氧指数，具体是一种制备具有含氮杂环聚酯多元醇的方法，采用上述方案可以获得含氮杂环的聚酯多元醇，用于需要高阻燃的聚氨酯硬泡系统。
本发明涉及一种制造工艺用于制备含氮杂环聚酯多元醇，通过引入含氮杂环，将三(2-羟乙基)异氰尿酸酯作为原料，一次投料酯化制取聚酯多元醇来实现，具体是选用组合的二元醇，三元醇，以及酸酐，二元酸，合成聚酯多元醇，引入三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，酯化通过一次性合成的方式，在催化剂的作用下反应完全后脱除小分子后得到最终产物，所得到的最终产物是一种淡黄色透明液体，这就是我们所需要的具有含氮杂环的聚酯多元醇；其中加入上述物料后进行氮气置换并升温在催化剂的作用下进行酯化反应，酯化催化所需要的反应温度为90-170℃，时间为3-8小时，降温抽真空脱除小分子后，降温出料得到最终产物。
上述反应中选用T9,T12，T120，钛酸酯等中的一种作为酯化催化剂，所提到的二元醇为乙二醇，丙二醇，二乙二醇，二丙二醇，己二醇，新戊二醇中的一种或多种；三元醇为甘油或三羟甲基丙烷的一种或两种；二元酸为对苯二甲酸，苯酐，己二酸中的一种或多种；在得到的最终液体中三(2-羟乙基)异氰尿酸酯的含量占比为15-45％，而酯化催化剂优选为底物比例的0.01％-0.2％，通过醇酸比的调节，最终得到的产物其羟值为150-350mgKOH/g。
为了更好地对本发明进行了解，下面将通过实施例对本发明作进一步地说明：
实施例1：在1.5L4口烧瓶中接上分水器，搅拌器，冷凝器，温度计，电加热，加入250g三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，250g二乙二醇，50g甘油，450g苯酐，0.2g%20T9,氮气置换后升温至150℃进行酯化反应，5小时后降温到130℃抽真空3小时，降温出料，得到淡黄色透明液体，羟值测试结果为180mgKOH/g,粘度为27000cps(25℃)。
实施例2：在1.5L4口烧瓶中接上分水器，搅拌器，冷凝器，温度计，电加热，加入250g三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，350g二丙二醇，50g甘油，450g苯酐，0.2g%20T9钛酸酯,氮气置换后升温至150℃进行酯化反应，5小时后降温到130℃抽真空3小时，降温出料，得到淡黄色透明液体，羟值测试结果为230mgKOH/g,粘度为20000cps(25℃)。
实施例3：在1.5L4口烧瓶中接上分水器，搅拌器，冷凝器，温度计，电加热，加入350g三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，250g二乙二醇，50g甘油，450g对苯二甲酸，0.2g%20T9,氮气置换后升温至150℃进行酯化反应，5小时后降温到130℃抽真空3小时，降温出料，得到淡黄色透明液体，羟值测试结果为250mgKOH/g,粘度为21000cps(25℃)。
实施例4：在1.5L4口烧瓶中接上分水器，搅拌器，冷凝器，温度计，电加热，加入450g三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，250g二乙二醇，50g甘油，450g苯酐，0.2g%20T9,氮气置换后升温至150℃进行酯化反应，5小时后降温到130℃抽真空3小时，降温出料，得到淡黄色透明液体，羟值测试结果为290mgKOH/g,粘度为31000cps(25℃)。
实施例5：在1.5L4口烧瓶中接上分水器，搅拌器，冷凝器，温度计，电加热，加入350g三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，150g二乙二醇，100g乙二醇，400g己二酸，0.2钛酸酯,氮气置换后升温至150℃进行酯化反应，5小时后降温到130℃抽真空3小时，降温出料，得到淡黄色透明液体，羟值测试结果为260mgKOH/g,粘度为20000cps(25℃)。
实施例6：在1.5L4口烧瓶中接上分水器，搅拌器，冷凝器，温度计，电加热，加入350g三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，200g二丙二醇，100g甘油，400g己二酸，0.2g%20T9,氮气置换后升温至150℃进行酯化反应，5小时后降温到130℃抽真空3小时，降温出料，得到淡黄色透明液体，羟值测试结果为260mgKOH/g,粘度为23000cps(25℃)。
实施例7：在1.5L4口烧瓶中接上分水器，搅拌器，冷凝器，温度计，电加热，加入250g三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，250g乙二醇，100g三羟甲基丙烷，560g苯酐，0.2g%20T12,氮气置换后升温至150℃进行酯化反应，5小时后降温到130℃抽真空3小时，降温出料，得到淡黄色透明液体，羟值测试结果为280mgKOH/g,粘度为27000cps(25℃)。
实施例8：在1.5L4口烧瓶中接上分水器，搅拌器，冷凝器，温度计，电加热，加入450g三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，300g二丙二醇，200g己二酸，200g苯酐，0.2g%20T9,氮气置换后升温至150℃进行酯化反应，5小时后降温到130℃抽真空3小时，降温出料，得到淡黄色透明液体，羟值测试结果为200mgKOH/g,粘度为21000cps(25℃)。
上述实施例中得到的淡黄色液体即为具有含氮杂环的聚酯多元醇，表1所示的是配制基于实施例1，2，3，4中聚酯多元醇以及对比常用的苯酐聚酯多元醇，发泡后测试氧指数。
表1
从上述表1里的数据对比不难发现，在同等阻燃剂用量及黑白料比情况下，相对传统使用的苯酐聚酯多元醇，氧指数有了显著提高，普遍提高了2个百分点以上，而且本发明所提供的方法，实际操作起来较便捷，得到的最终产物应用在聚氨酯中，阻燃效果显著，因此具有很强的实用价值。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
