[发明专利]一种磷-氮无卤阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术领域，具体涉及一种磷-氮无卤阻燃剂及其制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对材料的要求具有阻燃性能同时，绿色环保问题也被提上议程。卤系阻燃产品是否安全存在较大争议，因此环保型无卤阻燃剂成为阻燃剂研究与开发的热点。

磷-氮系无卤阻燃剂是现代发展极快的一类环保型阻燃剂。其中聚磷酸三聚氰胺类无卤阻燃剂是目前比较成熟的一类产品。但传统工艺生产的聚磷酸三聚氰胺具有热稳定性低，酸度高等缺点，应用到被阻燃高聚物时对材料的性能有影响。虽然人们一直在寻求改进聚磷酸三聚氰胺性能的方法，例如专利CN1733778A公开了一种通过加入金属离子进行改性的聚磷酸三聚氰胺盐，但引入的金属离子会对阻燃材料性能产生影响同时还造成操作复杂、成本增加等新问题；其它方法包括使用焦磷酸与三聚氰胺反应等制备的聚磷酸三聚氰胺，均没有从根本上解决聚磷酸三聚氰胺酸度高的问题。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种热稳定性好、水溶性低、耐候性好、酸度低的磷-氮无卤阻燃剂。

本发明所要解决的第二个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种热稳定性好、水溶性低、耐候性好、酸度低的磷-氮无卤阻燃剂的制备方法。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：

一种磷-氮无卤阻燃剂，具有如下化学结构式：

其中所述X为三聚氰胺、蜜白胺或蜜勒胺、Y为尿素、n＝15～200、m＝0～100，且n、m均为整数。

所述无卤阻燃剂在20℃的饱和水溶液PH值≥5。

优选的，所述n＝30～70、m＝5～50。

为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：

一种磷-氮无卤阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)在20℃～80℃，将三聚氰胺、蜜白胺或蜜勒胺和尿素的混合水溶液均匀滴加到磷酸水溶液中，所述磷酸与三聚氰胺、蜜白胺或蜜勒胺，磷酸与尿素的反应摩尔比分别为1∶0.5～4和1∶0.1～1，且三聚氰胺、蜜白胺或蜜勒胺和尿素的总摩尔数与磷酸的摩尔比为0.8～4.1∶1，将反应产物在50℃～150℃干燥6～30小时，得到三聚氰胺、蜜白胺或蜜勒胺的磷酸盐和磷酸脲单体的混合物。

(2)将步骤(1)得到的混合物干燥后粉碎，在150℃～230℃进行预聚合，预聚合时间为2～8小时，将预聚合产物与三聚氰胺、蜜白胺或蜜勒胺按1∶0.01～0.3的质量比，在250℃～380℃进行二次聚合，二次聚合时间5～20小时，得到产品磷-氮无卤阻燃剂。

其中，所述三聚氰胺、蜜白胺或蜜勒胺和尿素的混合水溶液滴加到磷酸水溶液中的滴加时间为1～10小时，滴加完毕后继续反应1～3小时。

优选的，所述三聚氰胺、蜜白胺或蜜勒胺和尿素的混合水溶液滴加到磷酸水溶液中的滴加时间为2～4小时。

作为一种改进，步骤(1)中，将反应产物经洗涤、过滤后再进行干燥。

作为一种优选的技术方案，所述步骤(1)的反应温度为30℃～50℃，所述磷酸与三聚氰胺、蜜白胺或蜜勒胺、磷酸与尿素的反应摩尔比分别为1∶0.8～1.6和1∶0.1～0.65；所述反应产物的干燥温度为110℃～140℃，干燥时间为7～9小时。

所述步骤(2)中，预聚合温度为200℃～220℃，预聚合时间为2～3小时；二次聚合时的预聚合产物与三聚氰胺、蜜白胺或蜜勒胺的质量比为1∶0.01～0.03，二次聚合温度为280℃～320℃，二次聚合时间为7～9小时。

所述磷酸水溶液中磷酸与水的质量比为1∶0.5～2，浓磷酸浓度为85wt％；三聚氰胺、蜜白胺或蜜勒胺水溶液中三聚氰胺、蜜白胺或蜜勒胺与水的质量比为1∶0.5～1；尿素水溶液中尿素与水的质量比为1∶0.5～2。

蜜白胺与蜜勒胺是三聚氰胺的高温缩聚产物，分子式分别为C₆H₉N₁₁和C₆H₆N₁₀。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：