[发明专利]具有高耐热性杂化阻燃剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种具有高耐热性的杂化阻燃剂，其特征在于该杂化阻燃剂是由纳米金属氧化物-次膦酸盐所形成的杂化物，其中金属氧化物纳米粒子覆盖在有机次膦酸盐表面，其结构示意如下：

式中R₁为芳基或C₁-C₁₀的烷基；R₂为H、芳基、羟甲基或C₁-C₁₀的烷基；M为Mg、Ca、Al、Ga、Sn、Ti、Zn或Fe离子，且该杂化阻燃剂的TG初始分解温度T_5％＞350℃；当杂化阻燃剂的添加量为13～20％时，复合材料的垂直燃烧UL-94等级为V-0级；极限氧指数LOI为27.0～44.0％；锥形量热测试峰值热释放速率峰值P-HRR比纯基材树脂降低35～75％；烟释放总量TSR比相应的传统次膦酸盐改性复合材料的TSR降低10～30％。

2.根据权利要求1所述的具有高耐热性的杂化阻燃剂，其特征在于该杂化阻燃剂表面的金属阳离子M和P元素含量比为3-12:1。

3.一种权利要求1所述的具有高耐热性的杂化阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法的具体工艺步骤和条件如下：

1)将金属氧化物纳米粒子加入去离子水中，于室温下搅拌分散均匀，得到质量百分比浓度为1-6％稳定的纳米金属氧化物水溶胶；

2)将有机次膦酸及其衍生物溶解在有机溶剂中制备成有机次膦酸及其衍生物溶液；

3)将有机次膦酸及其衍生物溶液滴加到纳米金属氧化物水溶胶中，滴加完后搅拌分散1-4小时，再升温回流反应12-48小时，将反应体系冷却至室温，过滤、洗涤、干燥后得到目标产物杂化阻燃剂，其中所含的有机次膦酸及其衍生物与纳米金属氧化物的摩尔比为1-3:1；所用的有机溶剂与去离子水的体积比为0.2-0.5:1。

4.根据权利要求3所述的具有高耐热性的杂化阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法所用的金属氧化物纳米粒子为纳米勃姆石、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化锡或纳米氧化镁中的任一种；所用的有机次膦酸及其衍生物为以下结构通式中的任一种：

式中，R₁为芳基或C₁-C₁₀的烷基；R₂为H、芳基、羟甲基或C₁-C₁₀的烷基。

5.根据权利要求3或4所述的具有高耐热性的杂化阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法所用的有机次膦酸及其衍生物与纳米金属氧化物的摩尔比为1-1.5:1；有机溶剂与去离子水的体积比为0.3-0.4:1 。

6.根据权利要求3或4所述的具有高耐热性的杂化阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法所用的有机溶剂为冰乙酸、乙醇、甲醇、甲苯、二甲苯或二甲基亚砜中的任一种。

7.根据权利要求5所述的具有高耐热性的杂化阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法所用的有机溶剂为冰乙酸、乙醇、甲醇、甲苯、二甲苯或二甲基亚砜中的任一种。

8.根据权利要求3或4所述的具有高耐热性的杂化阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法步骤(3)中分散时间为2-3小时；反应时间为20-30小时。

9.根据权利要求7所述的具有高耐热性的杂化阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法步骤(3)中分散时间为2-3小时；反应时间为20-30小时。

10.根据权利要求1所述的具有高耐热性的杂化阻燃剂在高耐热热塑性工程塑料中的应用。