[发明专利]一种P-N系膨胀反应型阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于化学领域，特别是一种P-N系膨胀反应型阻燃剂及其制备方法。 

背景技术

     随着科学技术的进步，合成纤维、橡胶、塑料等高分子材料越来越应用到各个领域中，尤其是工程塑料在国民经济和人民生活中起到更加重要的作用，然而，工程塑料是属于易燃或可燃的高分子材料，容易引发火灾等事故，为了解决工程塑料耐热、抑烟等问题，最有效的方法是引入阻燃剂，将易燃或可燃的高分子材料转化为难燃或不可燃材料，降低燃烧速率，延缓火焰的蔓延，控制火灾的发生。        根据阻燃剂的应用方式，可以分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂，根据组成成分，添加型阻燃剂主要包括无机阻燃剂、卤系阻燃剂（有机氯化物和有机溴化物）、磷系阻燃剂（赤磷、磷酸酯及卤代磷酸酯等）和氮系阻燃剂等，虽然阻燃剂提高了工程塑料的阻燃性能，但其本身具有一些缺陷，如：卤系阻燃剂于高温环境产生有害气体，污染环境，发烟，添加量大，影响机械性能等。 

膨胀型阻燃剂(IFR)是一种以氮、磷为主要组成的复合阻燃剂，它不含卤素，也不采用氧化锑作为协效剂，其体系自身具有协同作用。含膨胀型阻燃剂的塑料在燃烧时表面会生成炭质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟、防滴等功效，具有优良的阻燃性能；膨胀型阻燃剂一般是由“三源”：含有磷的“酸源”，含有碳的“碳源”以及含有氮的“气源”组成，但这种添加型的阻燃剂材料，虽然能起到阻燃的效果，但对材料的物理机械和加工性能影响较大，开发一种集“三源”为一体的阻燃剂，实现无害、抑烟、高效、环保的阻燃效果，一直是本领域亟待解决的问题。 

发明内容

   针对上述问题，开发一种新型P-N系膨胀型反应性阻燃剂，具有优异的热稳定性，高效的成炭率，良好的抑烟效果及低毒等特征，符合环保等要求，本发明是这样实现的：      一种P-N系膨胀反应型阻燃剂，其结构式为： 

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    一种如权利要求1所述P-N系膨胀反应型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤： 

A）将对氨基苯甲酸溶液冰乙酸中，形成混合溶液；

B）向2-羧乙基苯基次磷酸溶液中加入缚酸剂三乙胺，控制温度在5℃，加入步骤A获得的混合溶液，200rpm搅拌反应2h后，升温至80℃，继续以200rpm搅拌反应4h后结束反应；

C）将步骤b获得的反应产物冷却、水解、抽滤、干燥后得到的白色粉末，即为P-N系膨胀反应型阻燃剂；

  其中，加入2-羧乙基苯基次磷酸与对氨基苯甲酸的摩尔比为0.1:0.2-0.21；

  加入2-羧乙基苯基次磷酸与缚酸剂三乙胺的比例为摩尔比0.1：0.26；

  所述冷却、水解、抽滤、干燥是指：将步骤b获得的反应产物自然冷却至室温，将冷却后的反应产物转移到盛有蒸馏水的烧杯中，用玻璃棒搅拌使反应产物充分水解，得到白色絮状物；然后减压抽滤，取出滤饼反复水洗抽滤3-5次后，真空干燥，即得到白色粉末。

  优选的，本发明中，所述2-羧乙基苯基次磷酸溶液是这样获得的：将丙烯酸加入烧瓶中，90℃下，常压恒压滴加苯基磷二氯，滴加完毕后，升温至110℃回流，200rpm搅拌反应4h，所得到的无色透明液体即为2-羧乙基苯基次磷酸溶液。 

  优选的，本发明中，加入苯基磷二氯与丙烯酸的摩尔比为0.1:0.13。 

  优选的，本发明中，滴加苯基磷二氯的时间为2h，滴加速率为1.0ml/min。 

  

   本发明基本反应原理为：

本发明与现有阻燃剂技术相比有以下优点：与一般工艺制备的阻燃剂相比较，对-(羧苯基-氨基)-(羧苯基-酰胺乙基)苯基氧化膦克服了一般阻燃剂产生有害气体，污染环境，发烟，添加量大，影响机械性能等缺点，具有无害、抑烟、高效、环保等优点，特别是其带有双羧端基，可参与PA66盐聚合，将有效阻燃成分键接到PA66主链上，起到本质阻燃的作用，具有很重要的应用价值。

对-(羧苯基-氨基)-(羧苯基-酰胺乙基)苯基氧化膦受热分解放出含N气体，能有效的稀释空气中的O₂含量，减弱O₂助燃作用， P受热转化为聚磷酸、聚偏磷酸等，能有效的促进炭化，生成致密的炭化层，具有良好的阻隔作用，可以阻止热交换，O₂的传播，抑烟等，并可以防止熔滴滴落，制止火焰的蔓延。且该阻燃剂特有的P-N结构，具有协同阻燃效应。 

附图说明