阻燃聚合物聚醚多元醇的合成及其阻燃性能的研究

聚醚多元醇的技术进展综述摘要：按照环氧丙烷工业衍生物聚醚多元醇产品生产不同的聚氨酯制品及应用领域的不同，分为软泡聚醚、硬泡聚醚、CASE聚醚、高回弹聚醚和POP接枝聚醚以及特种聚醚，分别介绍了软泡聚醚、硬泡聚醚、CASE聚醚、高回弹聚醚和POP接枝聚醚以及特种聚醚技术进展，并进行对比分析。

关键词：聚醚多元醇，技术进展1前言聚合物分子主链含有醚键（–R–O–R’–），端基为羟基的醇类聚合物。

聚醚多元醇是制备聚氨酯的主要原料之一，它通常是以小分子量多元醇或多元胺等含活泼氢的化合物（或混合物）为起始剂，在催化剂催化作用下与有机环氧化物（如环氧丙烷、环氧乙烷等）开环聚合而成：式中：α－活泼氢的数量；n－聚合度；R－烷基或氢；YHα－起始剂。

由于聚醚多元醇主链结构中的醚键易于旋转，故由它制备的聚氨酯材料具有优良的耐水解性能和低温柔顺性，而且聚醚多元醇容易与有机异氰酸酯、发泡剂、水等组分互溶，形成低粘度组合料，便于成型加工。

聚醚多元醇领域是环氧丙烷市场最主要的需求下游，据相关数据统计，环氧丙烷供应量的65%~80%左右是用于聚醚多元醇的生产，而其他，比如丙二醇、丙二醇单甲醚，以及表面活性剂、油田破乳剂、农药乳化剂等领域也会使用到环氧丙烷，但比例相对较小[1,2]。

聚醚多元醇产品种类很多，按聚醚分子主链端基的羟基数分类，可分为聚醚二元醇（起始剂为丙二醇、乙二醇等）、聚醚三元醇（起始剂为甘油等）、聚醚四元醇（起始剂为乙二胺、季戊四醇等）等品种。

按聚醚多元醇特种分类，可分为通用聚醚多元醇（PPG）、聚合物多元醇（POP）和聚四甲醚二醇（PTMEG多元醇）等。

按照聚醚多元醇产品生产不同的聚氨酯制品及应用领域的不同，可分为软泡聚醚、硬泡聚醚、CASE聚醚、高回弹聚醚和POP接枝聚醚以及特种聚醚等[3]。

国外聚醚多元醇的生产技术主要掌握在几家大型跨国公司巴斯夫、拜尔、陶氏化学和壳牌化学公司手中。

国内生产技术主要掌握在上海高桥石化、南京红宝丽、天津石化、锦西化工集团和山东东大集团等公司手中[4]。

阻燃聚氨酯的研究与进展摘要：聚氨酯作为一种广泛应用的高分子材料，因其独特的物理性能和化学稳定性，在建筑、家具、交通运输等多个领域发挥着重要作用。

然而，其易燃性成为一个显著的安全隐患，尤其在火灾事故中，易燃聚氨酯可释放出有毒烟雾，对人类健康和安全构成威胁。

因此，研发高效的阻燃聚氨酯成为了迫切需求，不仅为了满足日益严格的安全法规，也为了提升材料的应用范围和性能。

关键词：阻燃聚氨酯；研究进展；应用前景一、聚氨酯的基本特性聚氨酯是由多元醇与异氰酸酯反应形成的高分子化合物，这种结构使其具备独特的物理特性，如良好的弹性、耐磨性和抗撕裂强度。

阻燃聚氨酯的化学结构中，通过引入含有磷、氮或卤素的阻燃剂，能显著提高其耐火性能。

同时，这些阻燃剂在高温下能形成炭层，有效隔离氧气和热量，从而降低材料的燃烧速度。

从物理特性来看，阻燃聚氨酯保持了普通聚氨酯的柔软性、弹性和耐用性，但同时展现出更高的热稳定性和较低的燃烧速率，这些特性使得阻燃聚氨酯在安全性能方面更加优越，尤其在需要严格遵守火安全规范的应用中，如建筑保温材料、家具填充物和交通工具内饰等领域。

总的来说，阻燃聚氨酯通过结构优化和添加特定的阻燃剂，实现了阻燃性与物理性能的有效结合，满足了现代应用对高性能和安全性的双重要求。

二、阻燃技术的发展历程（一）早期阻燃技术概述早期的阻燃技术主要集中在寻找有效的阻燃剂，并将它们添加到材料中以提升其抗火性能。

在聚氨酯的早期应用中，阻燃技术主要依赖于卤素化合物，如氯和溴的衍生物。

这些卤素基阻燃剂在材料燃烧时能够释放卤素自由基，有效地中断火焰传播的化学链反应，从而减缓或阻止材料的进一步燃烧。

然而，虽然卤素基阻燃剂在防火效果上表现出色，但它们也带来了环境污染和对人体健康的潜在风险。

此外，磷基和氮基阻燃剂也在早期得到了广泛的应用。

这些阻燃剂能够在加热时形成一层隔热的炭化层，保护下面的材料不被火焰侵袭。

磷基阻燃剂尤其在形成稳定的炭层方面表现出色，而氮基阻燃剂则通过释放非燃性气体来稀释可燃气体和氧气，降低火焰的温度。

2021·23科研开发174Modern Chemical Research当代化工研究

一种CO2制聚醚碳酸酯多元醇的合成研究＊刘荣 宗红亮 吴亚清 陆逸峰 史丽婷（江苏钟山化工有限公司 江苏 210047）

摘要：探索以小分子聚醚为起始剂，采用高效双金属催化剂（DMC-II），催化二氧化碳（CO

2）、环氧丙烷（PO）的无规则加成反应，制

得聚醚碳酸酯多元醇。研究了双金属催化剂活性、小分子聚醚分子量、反应温度、反应压力、CO2用量等因素对合成聚醚碳酸酯的影响。结果表明，以350分子量甘油聚醚和400分子量丙二醇醚为复合起始剂，采用高效双金属催化剂（DMC-II），反应温度在140℃-110℃-140℃，反应压力在0.4MPa～0.6MPa，反应时间约6h，可制得羟值为240mg KOH/g的聚醚碳酸酯ZS-1708；该样品CO2使用量为10%，是一种新型的 “碳中和”的聚氨酯聚醚原料，可以用在慢回弹海绵、硬泡保温等领域。关键词：碳中和；CO

2；环氧丙烷；聚醚碳酸酯多元醇；高效DMC催化剂

中图分类号：TQ 文献标识码：A

Synthesis of A Polyether Carbonate Colyol from CO2Liu Rong, Zong Hongliang, Wu Yaqing, Lu Yifeng, Shi Liting

(Jiangsu Zhongshan Chemical Co., Ltd., Jiangsu, 210047)Abstract：Polyether carbonate polyols were prepared by using small molecular polyether as initiator and efficient bimetallic catalyst (DMC-

II) to catalyze the irregular addition reaction of carbon dioxide (CO2) and propylene oxide (PO). The effects of bimetallic catalyst activity, molecular weight of small molecular polyether, reaction temperature, reaction pressure and amount of CO2 on the synthesis of polyether carbonate were studied. The results show that polyether carbonate ZS-1708 with hydroxyl value of 240mg KOH/g can be prepared by using 350 molecular weight glycerol polyether and 400 molecular weight propylene glycol ether as composite initiator, high efficiency bimetallic catalyst (DMC-II), reaction temperature of 140℃-110℃-140℃, reaction pressure of 0.4MPa～0.6MPa and reaction time of about 6 hours; The CO2 consumption of the sample is 10%. It is a new "carbon neutral" polyurethane polyether raw material, which can be used in the fields of slow rebound sponge, hard foam insulation and so on. Key words：carbon neutralization；CO

聚合物基材料的阻燃性能研究在现代材料科学领域，聚合物基材料因其优异的性能和广泛的应用而备受关注。

然而，大多数聚合物材料具有易燃的特性，这在许多应用场景中构成了严重的安全隐患。

因此，深入研究聚合物基材料的阻燃性能显得至关重要。

聚合物基材料的易燃性主要源于其分子结构。

聚合物通常由长链分子组成，这些分子在受热时容易分解并释放出可燃性气体和热量，从而引发火灾。

常见的聚合物基材料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等在未经过阻燃处理时，其燃烧速度快，火势蔓延迅速，并且会产生大量的浓烟和有毒气体，对生命财产和环境造成极大的威胁。

为了提高聚合物基材料的阻燃性能，研究人员采取了多种策略。

其中，添加阻燃剂是最为常见和有效的方法之一。

阻燃剂可以通过多种机制发挥作用，包括吸热降温、覆盖隔离、终止自由基反应和稀释可燃性气体等。

吸热降温型阻燃剂在受热时会吸收大量的热量，从而降低聚合物材料的表面温度，延缓其燃烧过程。

例如，氢氧化铝和氢氧化镁等无机阻燃剂在分解时会吸收大量的热，同时产生水蒸气，起到冷却和稀释可燃性气体的作用。

覆盖隔离型阻燃剂在燃烧时能够形成一层致密的覆盖层，隔绝氧气和热量的传递，阻止聚合物材料的进一步燃烧。

磷系阻燃剂如红磷和磷酸盐等常常通过这种机制发挥阻燃作用。

终止自由基反应型阻燃剂可以捕捉燃烧过程中产生的自由基，中断燃烧的链式反应，从而抑制火焰的蔓延。

卤系阻燃剂如溴系和氯系阻燃剂曾经是这类阻燃剂的代表，但由于其在燃烧时可能会产生有毒有害的气体，目前的应用受到了一定的限制。

稀释可燃性气体型阻燃剂通过在燃烧时释放出不可燃气体，如氮气、二氧化碳等，稀释聚合物材料分解产生的可燃性气体，降低燃烧反应的强度。

除了添加阻燃剂，对聚合物基材料进行结构改性也是提高其阻燃性能的重要途径。

例如，通过共聚、接枝等方法将具有阻燃性能的单体引入聚合物分子链中，可以从根本上改善聚合物的阻燃性能。

此外，采用纳米技术将纳米粒子引入聚合物基体中，也能够显著提高材料的阻燃性能。