一种阻燃型生物基多元醇及其制备方法

本发明属于化学合成领域，具体涉及阻燃型生物基多元醇的制备方法。本发明所要解决的技术问题是提供阻燃型生物基多元醇的制备方法，采用如下步骤：将桐油在混合溶剂中皂化反应，生成桐油酸；甘油与硼酸酯化生成硼酸双甘油酯，然后将硼酸双甘油酯与桐油酸发生酯化反应生成桐油酸硼酸甘油酯，再将其水解后生成桐油酸单甘酯；然后在桐油酸单甘酯加入环氧化剂进行环氧化反应，生成环氧桐油酸酯；同时用硅烷偶联剂将可膨胀石墨改性；最后将环氧桐油酸酯与开环剂发生反应即可。本发明得到的生物基多元醇能够替代石化聚醚多元醇来制备聚氨酯泡沫塑料，减少了对石化产品的依赖。

1.一种阻燃型生物基多元醇的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、皂化反应：将桐油在催化剂存在下与混合溶剂进行皂化反应，生成桐油酸；皂化反应
温度为50～95℃，反应时间为1～3h；所述的催化剂为碱金属氢氧化物或碱金属烷氧化物中
的任意一种；所述的混合溶剂为醇水混合溶剂，按体积比计，醇︰水＝1.5～4︰1；
b、酯化反应：将甘油与硼酸在惰性气体保护下发生酯化反应，生成硼酸双甘油酯；然后
在催化剂存在下将硼酸双甘油酯与步骤a得到的桐油酸发生酯化反应，生成桐油酸硼酸甘
油酯；第一步酯化反应温度为160～280℃，反应时间为2～6h；第二步酯化反应温度为180～
260℃，反应时间为1～4h；所述的催化剂为酸或无水酸式盐中的任意一种；
c、水解反应：再将步骤b得到的桐油酸硼酸甘油酯水解，生成桐油酸单甘酯；
d、环氧化反应：将步骤c得到的桐油酸单甘酯在催化剂存在下加入环氧化剂进行环氧
化反应，生成环氧桐油酸酯；环氧化反应温度为40～90℃，反应时间2～9h；所述的催化剂为
硫酸或磷酸中的任意一种；所述环氧化剂为过氧有机酸；
e、改性可膨胀石墨：配制80～90％的乙醇水溶液，加入可膨胀石墨，搅拌10～30min后，
加入硅烷偶联剂，在60～80℃下搅拌30～120min，过滤，干燥得到硅烷偶联剂改性的可膨胀
石墨；可膨胀石墨与乙醇水溶液质量之比为0.3～0.6︰1；硅烷偶联剂与可膨胀石墨质量之
比为0.01～0.05︰1；
f、开环反应：将步骤d得到的环氧桐油酸酯在催化剂存在下与开环剂发生开环反应，生
成多羟基桐油酸脂，即为生物基多元醇；开环反应温度为90～175℃，反应时间为1～8h；其
中，所述开环剂为步骤e所得到的硅烷偶联剂改性的可膨胀石墨和醇或步骤e所得到的硅烷
偶联剂改性的可膨胀石墨和醇胺，按摩尔比计，醇或醇胺开环剂︰环氧桐油酸酯中环氧键数
＝0.5～1.7︰1；步骤e所得到的硅烷偶联剂改性的可膨胀石墨与环氧桐油酸酯质量之比为
0.05～0.3︰1；所述的催化剂为碱金属氢氧化物、碱金属烷氧化物或有机碱中任意一种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤a中，按摩尔比计，加入催化剂的
量为催化剂︰桐油＝1～6.5︰1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤b中，加入催化剂的量为硼酸双甘
油酯与桐油酸总重量的0.1～5％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤d中，所述催化剂占桐油酸单甘酯
重量的0.1～5％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤e中，所述的硅烷偶联剂为γ-氨
丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β
(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙
基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷或
氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤f中，加入催化剂的量为环氧桐油
酯和开环剂总重量的0.5～2.5％。
7.由权利要求1～6任一项所述的方法制备得到的阻燃性生物基多元醇。