[发明专利]一种三磷酸酯多面低聚倍半聚硅氧烷阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷硅复合阻燃剂，具体说，是涉及一种三磷酸酯多面低聚倍半聚硅氧烷阻燃剂及其制备方法，属于阻燃剂技术领域。

背景技术

磷酸酯类阻燃剂是有机无卤阻燃剂的宠儿，属于膨胀型阻燃剂的范畴，近年来获得了巨大的发展。然而，目前市场上广泛使用的单磷酸酯类阻燃剂，如磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯等，存在着相对分子量小、挥发性大、热分解温度较低、在使用过程中容易发生从材料中迁移和挥发损失等不足，因此，它们的应用效果并不佳。

多磷酸酯阻燃剂是一类新型无卤、低烟、低毒、耐迁移、耐挥发、耐辐射的环保型阻燃剂，具有相对分子质量大、含磷量高、阻燃效果持久等特点。多磷酸酯阻燃剂中的多磷酸苯酯还兼具增塑性能，其增塑性、阻燃性、热稳定性均优于普通的单磷酸酯，然而，它与其它膨胀型阻燃剂一样，与聚合物基质的相容性较差。

多面低聚倍半聚硅氧烷是一类新型的、具备纳米结构的有机/无机纳米杂化材料，具有聚合物和无机材料二者的优势，展现出良好的阻燃效果。与其它阻燃剂相比，具有纳米级尺寸的阻燃剂不但阻燃效率高，抑烟，毒性小，而且能够提高与聚合物基体的相容性。将它引入聚合物体系后，其外围粒子可与有机相之间形成较强的键合作用，使多面低聚倍半聚硅氧烷粒子与聚合物基体之间具有良好的相容性，改善或消除无机粒子的团聚和两相界面结合力弱的问题，从而提高聚合物的耐热性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种具备聚合物和无机材料二者优势的纳米结构阻燃剂及其制备方法，以满足不同条件下对阻燃剂的使用要求。

为解决上述的技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种三磷酸酯多面低聚倍半聚硅氧烷阻燃剂，具有如下结构：

一种制备本发明所述的三磷酸酯多面低聚倍半聚硅氧烷阻燃剂的方法，是用未完全缩合的七苯基硅三醇倍半硅氧烷与氯磷酸二苯酯在无水四氢呋喃中进行缩合反应制得，其合成路线如下所示：

作为优选方案，所述的缩合反应是在氮气保护下进行。

作为优选方案，所述的缩合反应是在40～60℃下搅拌反应6～10小时。

作为优选方案，在所述的缩合反应结束，将反应液滤过，滤液用减压蒸馏法去除溶剂，再用蒸馏水洗至中性，烘干。

作为优选的方案，按质量比计，未完全缩合的七苯基硅三醇倍半硅氧烷∶氯磷酸二苯酯∶四氢呋喃＝1：(0.89～2.18)：(10～50)，其中四氢呋喃需要完全除水。

与现有技术相比，本发明具有如下显著性进步：

本发明通过在未完全缩合的七苯基硅三醇倍半硅氧烷中引入三个磷酸二苯酯，获得的七苯基三磷酸二苯酯多面低聚倍半硅氧烷化合物具有相对分子量大、含磷量高、热稳定性好、低烟、无毒、耐迁移、耐挥发的特性，还具有增塑、耐热、与聚合物基体相容性好等特点，能充分发挥多面低聚倍半聚硅氧烷和磷酸酯类阻燃剂的优势，产生了协同阻燃效果，且制备方法简单、性能稳定，具有工业化应用价值。

附图说明

图1为本发明所述阻燃剂的合成路线；其中：Ⅰ、未完全缩合的七苯基硅三醇倍半硅氧烷；Ⅱ、氯磷酸二苯酯；Ⅲ、本发明所述阻燃剂：七苯基三磷酸二苯酯多面低聚倍半硅氧烷；

图2为未完全缩合的七苯基硅三醇倍半硅氧烷(Ⅰ)的¹H核磁图谱；

图3为本发明所述阻燃剂：七苯基三磷酸二苯酯多面低聚倍半硅氧烷(Ⅲ)的¹H核磁图谱；

图4为未完全缩合的七苯基硅三醇倍半硅氧烷(Ⅰ)的红外图谱；

图5为本发明所述阻燃剂：七苯基三磷酸二苯酯多面低聚倍半硅氧烷(Ⅲ)的红外图谱；

图6为本发明所述阻燃剂：七苯基三磷酸二苯酯多面低聚倍半硅氧烷(Ⅲ)的热失重曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细、完整地说明。

实施例

1)七苯基三磷酸二苯酯多面低聚倍半硅氧烷(Ⅲ)的制备：

如图1所示，本发明提供的阻燃剂：七苯基三磷酸二苯酯多面低聚倍半硅氧烷(Ⅲ)的合成路线是用未完全缩合的七苯基硅三醇倍半硅氧烷(Ⅰ)与氯磷酸二苯酯(Ⅱ)在无水四氢呋喃中进行缩合反应制得七苯基三磷酸二苯酯多面低聚倍半硅氧烷(Ⅲ)。

具体制备过程为：