[发明专利]一种聚合物改性层状硅酸盐阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂及其制备方法，尤其是涉及一种聚合物改性层状硅酸盐阻燃剂及其制备方法。

背景技术

火灾给人类带来的灾害是惨重的，损失是巨大的。随着经济和城市建设的发展，研究开发符合火灾安全和环保要求、对材料的力学和电学性能影响小的新型阻燃剂具有重要意义。

蒙脱土是层状硅酸盐中应用最为广泛的一种。作为无机层状硅酸盐，蒙脱土在应用过程中必须对其进行有机化改性和进一步的阻燃修饰，以期提高其和聚合物基体的相容性和阻燃效果。中国专利ZL 201010022884.2公布了一种树枝形阻燃层状硅酸盐及其制备方法，采用树枝形聚合物对蒙脱土进行改性，其阻燃效果得到一定程度的改善，但是树枝形聚合物的制备产率较低，在一定程度上影响其制备成本，从而影响其在聚合物中的广泛应用。

诺贝尔化学奖获得者Sharpless提出点击化学概念，即希望化学反应像操作个人电脑一样(仅需点击鼠标)可控、简单、高效、快捷。该概念一经提出，便广受关注，现在更是国内外化学、生命、医药和材料学界共同关注的热点之一。它是一种基于高效、高选择性的C-X(X为杂原子)成键反应来实现大量新化合物制备的一种可靠、实用的合成方法，是组合化学的简化与发展。

因此，“点击反应”以其高产率、高选择性以及对各种官能团和反应条件优异的耐受性成为一种表面修饰的新手段，为蒙脱土的表面改性注入了新的活力。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种产率高、应用范围广的聚合物改性层状硅酸盐阻燃剂及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种聚合物改性层状硅酸盐阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)端氯基季铵盐的制备：

端羟基季铵盐与氯化亚砜在甲苯溶液中60～80℃下搅拌回流反应8～10h，制备得到端氯基季铵盐；

(2)叠氮化季铵盐的制备：

端氯基季铵盐与叠氮化钠在二甲基甲酰胺中80～90℃下搅拌回流反应20～30h，制备得到叠氮化季铵盐；

(3)叠氮化季铵盐改性有机蒙脱土的制备：

无机蒙脱土与叠氮化季铵盐在乙醇水溶液中60～80℃下反应1～3h，得到叠氮化季铵盐改性有机蒙脱土；

(4)端氨基树枝形阻燃聚合物的制备：

将丁二胺、丙烯腈和催化剂的混合物，在氮气保护下，于60～80℃反应3～5h，得到端氨基树枝形阻燃聚合物；

(5)炔基化树枝形阻燃聚合物的制备：

将端氨基树枝形阻燃聚合物及丙炔醇溶于二氯甲烷中，加入4-N，N-二甲氨基吡啶，反应后除去滤液，用去离子水水洗沉淀并干燥后，将沉淀放入正己烷中继续沉淀，之后用二氯甲烷溶解沉淀后过硅胶柱，收集淋洗液，减压旋蒸除去溶剂后得到炔基化树枝形阻燃聚合物；

(6)点击反应制备聚合物改性层状硅酸盐阻燃剂：

将叠氮化季铵盐改性有机蒙脱土及炔基化树枝形阻燃聚合物溶于二甲基甲酰胺中，在氮气保护下加入CuBr，室温下反应3～5h，反应产物在乙醚中沉淀后，再用乙醚反复洗涤沉淀，然后将沉淀溶于丙酮中，过中性氧化铝柱除去多余CuBr，收集淋洗液，减压旋蒸除去溶剂后得到聚合物改性层状硅酸盐阻燃剂。

步骤(1)所述的端氯基季铵盐的制备具体包括以下步骤：

将端羟基季铵盐溶解于甲苯中得到端羟基季铵盐甲苯溶液，将氯化亚砜溶于甲苯中得到氯化亚砜甲苯溶液，将氯化亚砜甲苯溶液滴加到端羟基季铵盐甲苯溶液中，当不产生气体后，在60～80℃下搅拌回流反应8～10h，反应结束后，减压蒸馏除去甲苯和未反应的二氯亚砜，反应产物用正庚烷萃取、洗涤、真空干燥，得到端氯基季铵盐；

其中，所述的端羟基季铵盐选自双羟乙基十二烷基三甲基氯化铵、双羟基十八烷基二甲基苄基氯化铵或双羟基十八烷基三甲基溴化铵中的一种；

所述的端羟基季铵盐甲苯溶液中，端羟基季铵盐与甲苯的体积比为(3～5)∶10；

所述的氯化亚砜甲苯溶液中，氯化亚砜与甲苯的体积比为(4～6)∶10；

所述的氯化亚砜与端羟基季铵盐的体积比为(1.2～1.4)∶1。

步骤(2)所述的叠氮化季铵盐的制备具体包括以下步骤：

将端氯基季铵盐与二甲基甲酰胺混合，然后加入叠氮化钠，得到混合物，将该混合物在80～90℃下搅拌回流反应20～30h，反应结束后，减压蒸馏除去二甲基甲酰胺，反应产物用二氯甲烷萃取、洗涤、真空干燥，得到黄色油状物，即为叠氮化季铵盐；