[发明专利]一种P-N膨胀型阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃剂制备领域，具体涉及一种P-N膨胀型阻燃剂及其制备方法。 

背景技术

随着人们对 “无卤”、“低烟”阻燃剂的进一步关注及法律法规的进一步的要求与健全，膨胀型阻燃剂近几年得到了快速的发展，而用于塑料的膨胀型阻燃剂已成为最活跃的研究领域之一。该类阻燃剂是由酸源、气源和炭源组成，其活性成分是氮和磷。它可以是化合物，也可以说是混合物。含这类阻燃剂的高聚物热解或燃烧时，表面生成一层膨胀炭层，此层阻燃、隔热、隔氧，生烟量少，不产生有毒气体和腐蚀性气体，它的应用是实现阻燃剂的低毒、低烟、无卤的重要途径之一。 

目前国外已有大量商品化的P-N系列膨胀型阻燃剂，如美国Hoechst Celanese公司销售的Exolit系列，Montefluos公司销售的Spinflan系列及Great Lake公司的CN-329、CN-1197等十余个系列共几十个产品，它们可广泛应用于PP、PE、EVA等塑料的阻燃，达到良好的效果。 

在国内，P-N系列膨胀型阻燃剂的研究多集中在北京理工大学，华南理工大学，安徽省化工研究院等高校及科研院所。如北京理工大学的薄美萍、罗锐斌等人的磷酸季戊四醇蜜胺盐（MPP），北京理工大学的殴育湘教授的CN-329、Melabits等笼状磷酸酯类膨胀型阻燃剂。产品种类较少，且都没有实现工业化生产。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种P-N膨胀型阻燃剂及其制备方法，本发明用羟基亚乙基二膦酸代替传统的磷酸与三聚氰胺反应，得到的产品比传统的磷酸三聚氰胺具有含磷量更高，水溶性更低，热稳定性更高，与聚合物的相容性更佳等优点。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种P-N膨胀型阻燃剂是由羟基亚乙基二膦酸和三聚氰胺制备而成。

制备如上所述的P-N膨胀型阻燃剂的方法，按原料配比称取各原料，先将三聚氰胺溶于去离子水中，待其分散均匀后，再滴加羟基亚乙基二膦酸，控制反应温度，加速搅拌，反应一定时间后，直接进行热过滤，滤饼用温开水洗涤，然后置于烘箱中烘干，研磨、粉碎，得到产物。 

羟基亚乙基二膦酸和三聚氰胺的摩尔比为0.5-2：1。 

每100ml去离子水中溶解1-12.6g三聚氰胺。 

反应温度为60-90℃，反应时间为1-2h；滤饼用足量的温开水洗涤，然后置于100℃烘箱中烘干。 

本发明的显著优点在于： 

本发明的P-N膨胀型阻燃剂在国内外均未见报道，与其同类产品磷酸三聚氰胺，焦磷酸三聚氰胺相比，双磷酸三聚氰胺盐的含磷量高，水溶性更低，热稳定性更高，与聚合物的相容性更佳。

双磷酸三聚氰胺盐为白色结晶粉末，不溶于醇、酮、醚、烃、卤代烃等有机溶剂，极难溶于水，分解温度大于250℃，具有热稳定性高，相容性好，耐久、耐光、无毒等优点。双磷酸三聚氰胺盐适用于聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等塑料的阻燃，含有该阻燃剂的高聚物受热时，表面能形成一层均匀的炭质泡沫层，此层隔热、隔氧、抑烟、并能防止熔滴，具有良好的阻燃性能、热稳定性高、相容性好等优点，它符合目前阻燃剂少烟、低毒的发展趋势，是一种环保型的阻燃剂。 

具体实施方式

实施例1 

在配有冷凝管，搅拌器的500mL三口烧瓶中加入200mL去离子水，加入6.3g三聚氰胺，在60℃下搅拌均匀，然后按摩尔质量比为1:1比例秤取羟基亚乙基二膦酸，将二磷酸溶解于100mL去离子水中，然后逐滴加入到三口烧瓶中，待反应1h后，将溶液直接进行热过滤，滤饼用300mL热开水洗涤，然后置于100℃烘箱中烘干，产率得到93.7%。

实施例2 

在配有冷凝管，搅拌器的500mL三口烧瓶中加入200mL去离子水，加入6.3g三聚氰胺，在90℃下搅拌均匀，然后按摩尔质量比为2:1比例秤取羟基亚乙基二膦酸，将二磷酸溶解于100mL去离子水中，然后逐滴加入到三口烧瓶中，待反应2h后，将溶液直接进行热过滤，滤饼用300mL热开水洗涤，然后置于100℃烘箱中烘干，产率得到95%。

实施例3 

在配有冷凝管，搅拌器的500mL三口烧瓶中加入200mL去离子水，加入6.3g三聚氰胺，在75℃下搅拌均匀，然后按摩尔质量比为1:2比例秤取羟基亚乙基二膦酸，将二磷酸溶解于100mL去离子水中，然后逐滴加入到三口烧瓶中，待反应1.5h后，将溶液直接进行热过滤，滤饼用300mL热开水洗涤，然后置于100℃烘箱中烘干，产率得到96%。