[发明专利]一种支化磷‑氮型阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃剂及其合成领域，具体涉及一种新型支化磷-氮型阻燃剂及其制备方法。

背景技术

阻燃剂是能够使聚合物以及相关材料不易着火燃烧或延缓燃烧速度的一种助剂。通常，阻燃剂可分为含卤阻燃剂和无卤阻燃剂，其中含卤阻燃剂在燃烧过程中会产生大量有毒烟雾和腐蚀性气体，对环境造成严重的污染，同时也给人们的生命和财产造成巨大的威胁。鉴于含卤阻燃剂的严重弊端，无卤阻燃剂已成为未来阻燃剂的重要发展方向之一。

无卤阻燃聚合物材料中，其中膨胀型阻燃剂受热时释放大量水蒸气、二氧化碳等气体，能够稀释氧气和可燃性气体浓度，同时使炭层发泡膨胀，形成多孔的膨胀炭层起到阻氧隔热作用，从而达到阻燃效果。但是传统的膨胀型阻燃剂存在耐水性差、耐久性差以及与聚合物材料相容性差、易迁移等不足，最终导致聚合物基体材料力学性能的恶化。因此，如何改善此类无卤阻燃剂与聚合物材料的相容性具有重要的研究价值，是当今阻燃领域研究的热点之一。

支化聚合物是一种由多官能团单体通过聚合反应形成的具有支化结构的特殊聚合物，其具有粘度低、与聚合物材料相容性好等特点。支化聚合物由于其特殊的结构和性能，而受到广泛的关注。近年来，也有一些研究报导了将支化聚合物应用于阻燃高分子材料领域，并得到了较好的效果。靳玉娟等以三聚氯氰和乙二胺为原料，采用一步法合成了一种具有超支化结构的新型脂肪胺三嗪成炭剂(CA)。将产物CA与聚磷酸铵(APP)复配成膨胀型阻燃剂(IFR)，用于阻燃聚丙烯(PP)，结果表明：添加25 wt% IFR后，PP的极限氧指数从17.5%提高至28.5%，热释放速率降低71.4%。Li等通过4,4’-二氨基二苯醚和三聚氰氯合成出了一种新型超支化成炭剂HPCA，将其与APP复配应用于ABS中，获得了较好的阻燃效果。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种支化磷-氮型阻燃剂及其制备方法，其制备简单，易于实施，制备的支化磷-氮型阻燃剂热稳定性、物理性能均较好。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：

本发明支化磷-氮型阻燃剂，其特点在于：所述新型支化磷-氮型阻燃剂是以三(2-羟乙基)异氰尿酸酯、磷酰二氯为原料，采用饥饿滴加法，在催化剂和缚酸剂的作用下得到支化磷-氮型阻燃剂。

本发明支化磷-氮型阻燃剂，所得支化磷-氮型阻燃剂的结构示意图如式1所示

式1。

本发明支化磷-氮型阻燃剂，其各组分配比为：

三(2-羟乙基)异氰尿酸酯与溶剂的质量比为1:10-1:20；

磷酰二氯与三(2-羟乙基)异氰尿酸酯的摩尔比1:1-1.5:1；

磷酰二氯与溶剂的质量比为1:10-1:20；

催化剂与磷酰二氯的摩尔比为1:10；

缚酸剂与三(2-羟乙基)异氰尿酸酯的摩尔比为3:1。

所述溶剂溶剂选自：吡啶、甲苯中的一种；

所述磷酰二氯为苯氧基磷酰二氯；

所述催化剂为4-二甲氨基吡啶；

所述的缚酸剂选自：三乙胺、吡啶、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种按任意比例混合。

本发明支化磷-氮型阻燃剂的制备方法，按如下步骤进行：

（1）将磷酰二氯溶解在溶剂中，获得磷酰二氯溶液，并加入缚酸剂和催化剂；将三(2-羟乙基)异氰尿酸酯溶解在溶剂中获得三(2-羟乙基)异氰尿酸酯溶液；

（2）在-10-0℃下向装有搅拌器、恒压滴液漏斗和回流冷凝管的三口烧瓶中加入磷酰二氯溶液，采用饥饿滴加法向三口烧瓶中逐滴加入三(2-羟乙基)异氰尿酸酯溶液，滴加时间1-1.5h，滴加结束后保温反应0.5-1小时；

（3）升温至40℃，保温反应10-12小时，置于0℃冰水浴中结束反应；

（4）对步骤（3）所得的混合液进行抽滤、洗涤、干燥获得支化磷-氮型阻燃剂。

与现有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明所制备的支化磷-氮型阻燃剂反应过程连续，反应时间短，生产效率高，降低了生产成本。并且阻燃剂具有很好的热稳定性，成炭能力强，在聚合物中分散性能好，阻燃制品综合性能好等优点，具有广阔的应用前景；

2、本发明提供的支化磷-氮型阻燃剂为膨胀型阻燃剂，含有三嗪环和支化结构，即可单独作为膨胀型阻燃剂，也可与其他酸源构成新型膨胀阻燃剂体系，具有极好的成炭性和优异的阻燃效果，且不含卤素、低毒、绿色环保，具有良好的应用基础。

附图说明

图1为支化磷-氮型阻燃剂的红外光谱图；