[发明专利]一种P-N阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料阻燃领域，具体涉及一种P-N阻燃剂及其制备方法。

背景技术

近年来，材料的阻燃性能越来越受到人们的关注。在阻燃剂的开发和应用中，N-P系阻燃剂发展迅速。N、P间的增效和协同作用，使得这类化合物具有良好的阻燃性能，同时发烟量小，有毒气体生成量少，所以它已经成为今后阻燃剂开发的一个方向。

N-P系阻燃剂阻燃的机理是：N与P阻燃的协同作用。首先N系阻燃剂受热后分解产生的气体与P系阻燃剂分解生成的焦磷酸保护膜形成磷-碳泡沫隔热层；其次是磷的氧化物与氮的氧化物形成一种与焦化炭结成的糊浆状覆盖物，中断燃烧的链锁反应。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种N-P阻燃剂，其结构式为：

本发明的第二个目的是提供上述阻燃剂的制备方法。

其制备过程如下：

1)AB₂型单体的合成：

在三口烧瓶中加入0.1mol的二乙醇胺和5～15ml的甲醇，在室温下搅拌混合至二乙醇胺完全溶解，然后缓慢滴加0.1～0.4mol的丙烯酸甲酯后升温至30～50℃，恒温反应2～4h，然后抽真空除去过量甲醇和丙烯酸甲酯，得无色透明油状AB₂型单体；

2)端羟基超支化聚合物的合成：

在三口烧瓶中加入0.1mol的三羟甲基丙烷和0.1～0.5g的对甲苯磺酸，升温至100～120℃，开始搅拌，待固体完全溶解后缓慢滴加0.1～0.4mol的AB₂型单体，在100～120℃反应2～4h后，转移到旋转蒸发仪中继续反应，直到体系不再有气泡鼓出为止，得到黄色的黏稠液体即端羟基超支化聚合物；

3)P-N阻燃剂的合成：

在三口烧瓶中加入端羟基超支化聚合物，升温至25～50℃，再加入磷酸化剂，搅拌混合均匀，升温反应1～6h，反应完成后加水，水解1～2h，调节温度为30～50℃，用氢氧化钠中和到pH值为6.0～8.0，调节固体含量在60％～80％得到P-N阻燃剂。

所述的磷酸化剂为三氯氧磷，端羟基超支化聚合物中的羟基与三氯氧磷的摩尔比为：1～3∶1，搅拌混合均匀后升温到30～60℃反应。

所述的磷酸化剂为三氯化磷，端羟基超支化聚合物中的羟基与三氯化磷的摩尔比为：2.5～3.5∶1，搅拌混合均匀后升温到0～35℃反应。

所述的磷酸化剂为磷酸，端羟基超支化聚合物中的羟基与磷酸的摩尔比为：0.5∶～1.5∶1，搅拌混合均匀后升温到60～120℃反应。

所述的磷酸化剂为聚磷酸，端羟基超支化聚合物中的羟基与聚磷酸的摩尔比为：2.5～3.5∶1，搅拌混合均匀后升温到70～130℃反应。

所述的磷酸化剂为五氧化二磷，端羟基超支化聚合物中的羟基与五氧化二磷的摩尔比为：2.0～3.5∶1，搅拌混合均匀后升温到50～90℃反应。

与现有技术相比，本发明的优点是：阻燃剂可最终用氢氧化钠中和成盐，水溶性好，且与水性聚氨酯相容性甚好，可用作该类聚合物专用阻燃剂，同时反应操作简单、无污染、成本低廉。

具体实施方式

下面将通过实施例对本发明做详细的说明。

本发明提供一种N-P阻燃剂及制备方法，其分子单体结构如下：

合成方法通过下述实施例进行详细的说明。

实施例1：

1)AB₂型单体的合成：

在三口烧瓶中加入0.1mol的二乙醇胺和5ml的甲醇，在室温下搅拌混合至二乙醇胺完全溶解，然后缓慢滴加0.2mol的丙烯酸甲酯后升温至30℃，恒温反应4h，然后抽真空除去过量甲醇和丙烯酸甲酯，得无色透明油状AB₂型单体；

2)端羟基超支化聚合物的合成：

在三口烧瓶中加入0.1mol的三羟甲基丙烷和0.2g的对甲苯磺酸，升温至100℃，开始搅拌，待固体完全溶解后缓慢滴加0.1mol的AB₂型单体，在120℃反应2h后，转移到旋转蒸发仪中继续反应，直到体系不再有气泡鼓出为止，得到黄色的黏稠液体即端羟基超支化聚合物；

3)P-N阻燃剂的合成：