[发明专利]交联结构含磷大分子膨胀阻燃成炭剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于膨胀阻燃成炭剂及其制备方法和应用技术领域，具体涉及一种交联结构含磷大分子膨胀阻燃成炭剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着科技的发展，高分子材料在航空航天，电子电器，汽车，建材，家装，包装膜等领域有着越来越广泛的应用。然而高分子材料，特别是聚烯烃、聚氨酯、聚乳酸、聚酰胺以及环氧树脂等都存在耐燃性差和易熔滴的问题，在很大程度上限制了其广泛的应用。因此，对易燃高分子制品进行阻燃改性，使之获得综合性能优良的阻燃高分子材料具有重要的现实意义。

为解决易燃高分子材料阻燃性能差的问题，现有技术通常都是在其中加入阻燃剂。但传统的含卤阻燃剂燃烧时会产生大量有毒烟雾，而无机阻燃剂如金属氢氧化物则阻燃效率低，添加量大，对材料的力学性能等影响较大，故而使其在很多领域难以满足使用要求。

膨胀型阻燃剂(IFR)是近年来广受关注的一种无卤阻燃剂，它是由酸源、炭源和气源三部分组成。含有IFR的聚合物材料燃烧时生成的多孔膨胀炭层会覆盖在材料表面，起到隔热、隔氧的作用，使火势减弱或熄灭，从而可赋予聚合物高阻燃性和耐熔滴性。与含卤阻燃剂相比，IFR具有无卤、低烟、低毒、无腐蚀性气体放出等优点，而与无机阻燃剂相比，IFR具有阻燃效率高，对材料机械性能影响小等优点，因此逐渐受到人们的青睐。如CN103992352A、CN102702522A、CN102161763A等都对此类成炭剂进行了报道。

但已有的报道中合成的成炭剂大多成炭效果较差，因而阻燃效果不理想。此外，已有报道中合成的成炭剂以小分子或线形大分子化合物为主，因而其耐水性和在聚合物中的耐迁移性不够理想，进而影响了材料的力学性能和阻燃性能，难以被广泛应用。

发明内容

本发明的首要目的是针对现有技术存在的问题，提供一种交联结构含磷大分子膨胀阻燃成炭剂，该成炭剂可以作为炭源，与其它酸源和气源组成新型的膨胀型阻燃剂体系。

本发明的另一个目的是提供一种制备上述交联结构含磷大分子膨胀阻燃成炭剂的方法。

本发明的又一目的是提供一种上述交联结构含磷大分子膨胀阻燃成炭剂作为膨胀阻燃体系炭源的应用。

本发明的再一目的是提供一种由上述交联结构含磷大分子膨胀阻燃成炭剂组成的膨胀阻燃剂的应用。

本发明提供的交联结构含磷大分子膨胀阻燃成炭剂，其结构通式如下：

式中X、Y、Z为-HN-R-NH-、-HN-R₁-NH-、-HN-R_l-M-R₂-NH-、-HN-R₁-R₂-NH-、哌嗪环、-O-R-O-、O-R₁-O-、-O-R₁-M-R₂-O-、-O-R₁-R₂-O-、-HN-R-O-、-HN-R₁-O-、-HN-R_l-M-R₂-O-或-HN-R₁-R₂-O-中的任一种，可以相同，也可以不相同；其中R代表碳原子数为2～6的直链或支链烷基以及含有-NH-或-NH₂取代的直链或支链烷基；R₁、R₂代表苯基或取代的苯基，且R₁、R₂可以相同，也可以不相同；M代表碳原子数为1～6的直链或支链烷基、胺基取代的烷基、砜基、偶氮基或硫原子。

本发明提供的一种制备上述交联结构含磷大分子膨胀阻燃成炭剂的方法，该方法的工艺步骤和条件如下：

将预先干燥处理过的原料1加入到分散剂中，使之分散均匀，接着在0～40℃下加入1.9～2.1倍于原料1摩尔量的缚酸剂，然后边搅拌边滴加原料2，其中原料1和原料2的摩尔比为1:0.65～0.70，滴加完后升温至40～110℃，反应4～12h即可。反应完成后除去分散剂，剩余固体中加入水，搅拌打浆然后抽滤，重复该过程3次，收集固体，干燥后即得到成炭剂。