[发明专利]一种含硅聚苯并噁嗪表面改性聚磷酸铵及其制备与应用

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，特别涉及一种含硅聚苯并噁嗪表面改性聚磷酸铵及其制备方法与应用。

背景技术

高分子材料由于其优异的性能在现代社会中应用于各个领域，但是大部分高分子材料的易燃性阻燃剂给人们的财产及生命安全带来了极大的隐患。因此，阻燃研究一直是伴随着聚合物材料一个重点。阻燃剂是能够使高分子材料以及相关材料不易着火燃烧或能够减慢燃烧速度的一种助剂。上世纪主要应用的阻燃剂包括有机氯化物和有机溴化物。由于含卤阻燃剂在燃烧过程中会产生较多的烟雾和有毒的腐蚀性气体，对环境产生污染，近年来，由于社会对于环境的关注度越来越高，含卤阻燃剂逐渐被禁止使用。为此欧盟2003年公布了《报废电子电气设备指令》(简称《WEEE》)和《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》(简称《RolS》)两个指令求电子产品实现无重金属、无卤阻燃化、无溶剂化。鉴于含卤阻燃剂的严重弊端，无卤阻燃剂成为未来阻燃剂的重要发展方向之一。

聚磷酸铵(APP)是一种性能优良的的无卤阻燃剂，APP无毒无味，不产生腐蚀气体，含磷量大、含氮量高，磷氮体系产生协同效应，阻燃性好。因此广泛应用于聚合物材料以提高其阻燃性能。但是聚磷酸铵也存在一些缺点，比如聚磷酸铵容易团聚，造成在聚合物材料中分散效果差，同时聚磷酸铵易溶于水，在潮湿环境中易流失。聚苯并噁嗪以酚类化合物、伯胺类化合物和醛为原料合成的聚合物，聚苯并噁嗪树脂作为一种新型酚醛树脂，不仅具有优异的耐热性和阻燃性，在高温下具很高的残炭率。针对于聚磷酸铵的缺点和聚苯并噁嗪的优点，本发明将含硅类聚苯并噁嗪用于表面改性聚磷酸铵，合成一种分散性好，耐水优良的高效阻燃剂。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种含硅聚苯并噁嗪表面改性聚磷酸铵的制备方法。

本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法制备得到的含硅聚苯并噁嗪表面改性聚磷酸铵。

本发明的再一目的在于提供上述含硅聚苯并噁嗪表面改性聚磷酸铵的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种含硅聚苯并噁嗪表面改性聚磷酸铵的制备方法，通过原位聚合方法实现。

所述的含硅聚苯并噁嗪是以酚、伯胺和醛为原料合成；

所述的酚优选为苯酚、双酚A、双酚F和萘酚等中至少一种；更优选为双酚A；

所述的伯胺优选为含硅伯胺；更优选为KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、KH602(N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷)和Si-902(γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷)中的至少一种；

所述的醛优选为甲醛、苯甲醛和乙醛等中的至少一种；更优选为甲醛；

所述的原位聚合为先合成含硅聚苯并噁嗪中间体，然后以聚磷酸铵为分散剂，在悬浮液中聚合。

所述的含硅聚苯并噁嗪表面改性聚磷酸铵的制备方法，包括如下步骤：

取醛加入溶剂中，然后加入伯胺和酚，搅拌升温并反应，加入聚磷酸铵和溶剂，搅拌，滴加酸调pH为1～5，保持反应温度，搅拌反应；取出抽滤、洗涤；将得到的产物进行干燥；最后所得的粉末即为含硅聚苯并噁嗪表面改性聚磷酸铵。

所述的醛、伯胺、酚的摩尔比优选为(2～4)：(1～2)：1；

所述的聚磷酸铵与伯胺的质量摩尔比优选为(3～5)g：(2～3)mmol；

所述的酚优选为苯酚、双酚A、双酚F和萘酚等中至少一种；更优选为双酚A；

所述的伯胺优选为含硅伯胺；更优选为KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)，KH602(N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷)和Si-902(γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷)中的至少一种；

所述的醛优选为甲醛、苯甲醛和乙醛等中至少一种；更优选为甲醛；

所述的溶剂优选为丙酮、甲苯、无水乙醚和乙酸乙酯中的至少一种；更优选为甲苯或丙酮；

所述的搅拌升温并反应的条件优选为搅拌升温至75～95℃，反应4～10小时；

所述的搅拌的时间优选为10～20分钟；

所述的酸优选为甲酸、盐酸和乙酸等中的至少一种；更优选为甲酸；

所述的搅拌反应的时间优选为5～12小时；

所述的干燥的条件优选为在100～180℃下干燥。

一种含硅聚苯并噁嗪表面改性聚磷酸铵，通过上述制备方法制备得到。

所述的含硅聚苯并噁嗪表面改性聚磷酸铵主要应用于聚合物阻燃领域。

所述的聚合物优选包括聚氨酯、尿醛树脂、聚丙烯、聚乙烯、环氧树脂或聚氯乙烯等。