[发明专利]一种新型非极性改性三聚氰胺基阻燃剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于聚合物材料阻燃剂的制备领域，涉及一种新型非极性改性三聚氰胺基阻燃剂的制备方法及其在聚乙烯中的应用。

背景技术

近年来，随着高分子材料的迅速发展，低烟、无毒、无污染的阻燃剂得到了广泛的关注和研究。但不少常规阻燃剂（如：卤系阻燃剂）面临许多困境，而三聚氰胺及其盐类的均三嗪阻燃剂具有无卤、低烟、低毒，对光和热稳定，阻燃效果佳且廉价等优点，是一种性能优良的氮系无卤阻燃剂，越来越受到关注。但三聚氰胺及其盐类化合物与高分子材料基体的相容性差，在基体中分散不均匀，从而严重影响材料的力学性能。通过对三聚氰胺非极性改性，提高其与高分子材料基体的相容性，已成为三聚氰胺基阻燃剂的研究热点。

本发明通过亚胺化反应对三聚氰胺进行非极性改性，制备非极性改性的三聚氰胺基阻燃剂，产率高，得到的三聚氰胺基酰亚胺阻燃剂与聚丙烯之间呈现了较好的相容性，并展现了较好的热稳定性和成炭性。

对于亚胺化反应，通常需要分为两个阶段进行：第一个阶段，生成酰胺酸体系。该反应过程为放热反应，需要将反应于低温下进行，即在20～40℃的温度范围内进行实验。第二个阶段，酰胺酸于高温下进行环化脱水反应，生成酰亚胺。该反应过程为吸热反应，温度通常在115℃以上，同时加入脱水剂。

本发明公开的这种新型三聚氰胺基酰亚胺阻燃剂的制备，因需要完成三个氨基的亚胺化反应，反应过程需要逐步进行，为了使反应进行完全，不仅延长了反应的时间，而且具体过程除了包括以上两个基本的过程之外，还需要在生成的酰胺酸体系中，继续于低温下加入催化剂（乙酸酐和三乙胺），并长时间搅拌，完成氨基的一级和二级亚胺化反应，并通过进一步的升温，完成氨基的三级亚胺化反应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的非极性改性三聚氰胺基阻燃剂的制备方法，该方法工艺简单、产率高。

本发明所采取的技术方案是：提供一种三聚氰胺基酰亚胺阻燃剂的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）以装有冷凝管、温度计、磁力搅拌的四口烧瓶为反应容器，装入50~70份邻苯二甲酸酐和400~500ml的二甲亚砜，搅拌待其全部溶解之后，于搅拌条件下少量分批地加入15~20份的三聚氰胺，并在室温下连续搅拌5h~7h，形成均一的酰胺酸体系；

（2）在形成的酰胺酸体系中，缓慢加入催化剂乙酸酐和三乙胺（体积比为2:1），于室温下搅拌10~12h后，缓慢升温至115~130℃，继续搅拌2~4h，停止加热；

（3）待反应液冷却至室温后，倒入冷水中，2,4,6-三邻苯二甲酰亚胺-1,3,5-三嗪即沉淀析出，经抽滤、热水冲洗、于60~80℃下真空干燥6~8h，得黄色粉体得黄色粉体即为目标产物。

将这种新型的三聚氰胺基酰亚胺添加到聚丙烯中进行性能测试。当添加量在5wt%~10wt%时，得到以下测试结果：力学性能较纯聚丙烯相比有明显的提高，其中拉伸强度和弯曲强度较纯PP而言，提高了25%和18%；SEM表明新型的三聚氰胺基酰亚胺阻燃剂与聚丙烯之间呈现了较好的相容性；由TG曲线表明添加了新型三聚氰胺基阻燃剂的聚丙烯材料，于800℃下的残炭量可达到30%以上，这说明合成的这种新型阻燃剂展现了较好的热稳定性和成炭性。

本发明的有益效果是：成功合成了新型的三聚氰胺基酰亚胺阻燃剂，制备工艺简单、易操作，通过延长反应的时间，使反应进行完全；在生成的酰胺酸体系中，继续于低温下加入催化剂（乙酸酐和三乙胺），并长时间搅拌，完成氨基的一级和二级亚胺化反应，并通过进一步的升温，完成氨基的三级亚胺化反应。所得阻燃剂产率最高可达90%。当这种新型的三聚氰胺基酰亚胺阻燃剂在聚丙烯中的含量为10wt%时，即可达到V-0等级，LOI值大于31，展现了较好的阻燃性能；与聚丙烯之间呈现了较好的相容性，力学性能、热稳定性良好。

附图说明

图1是本发明制备的阻燃剂的分子结构示意图；

图2是本发明制备阻燃剂的合成路线示意图；

图3是本发明提供的阻燃剂分子红外图谱。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例，实施例不应视作对本发明保护范围的限定。本发明所提供的三聚氰胺基酰亚胺阻燃剂的结构示意图与合成路线，如图1、2所示。

实施例1