[发明专利]多异氰酸酯改性的磷腈化合物、制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于阻燃物质的技术领域，具体涉及多异氰酸酯改性的磷腈化合物、制备方法和用途。

背景技术

在电线电缆领域，绝缘材料必须具有较高的绝缘电阻、耐电压强度或低的介电损耗，另外还需要兼顾良好的物理机械性能，如拉伸、抗弯曲、抗振动、抗扭曲等，对于护套材料，需要适应不同的使用环境和场合，有抗撕裂、耐高低温、耐气候、耐油、耐溶剂等要求。

电线电缆常用的阻燃剂是磷酸三苯酯，但是对于像磷酸三苯酯的磷酸酯类阻燃剂，为了达到不燃的效果，需要加入大量的氢氧化镁、氢氧化铝等无机材料，造成机械性能下降，拉伸强度和弯曲强度达不到要求的问题。

工程塑料的力学性能优异，但阻燃性能差，限制了其在电子电气、交通、建筑、井矿设施等重要领域的应用，迫切需要研究开发高性能无卤阻燃工程塑料。

在电子领域，通常使用DOPO与线性酚醛型环氧树脂、邻甲基酚醛环氧树脂、双酚A酚醛型环氧树脂等高成本、多官能环氧树脂与DOPO反应的生成物(简称DOPO环氧树脂)广泛应用作为覆铜板用途的环氧树脂材料。这些使用DOPO环氧树脂所制造的覆铜板，具有良好的阻燃性能，但黏结性、耐热性、加工性等存在不少的缺陷，不适合用于制造现代通信需要的高多层、高可靠性、高黏结性、良好加工性能的产品，以及由于高成本的原因，不利于普及到如手机等要求低成本的消费电子等民用品领域。

以手机、电脑、摄像机、电子游戏机为代表的电子产品、以空调、冰箱、电视影像、音响用品等为代表的家用、办公电器产品以及其他领域使用的各种产品，为了安全，很大部分的产品都要求其具备不同程度的阻燃性能。

阻燃性也是电线电缆材料和工程塑料的重要指标，目前大量使用的是卤系和无卤两大系列阻燃剂。卤素阻燃剂(特别是溴类)在燃烧时释放有毒的烟雾，容易使人窒息，并且影响救火工作。

而无卤阻燃剂可以分为磷系无卤阻燃剂的DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)及其衍生物、膨胀型无卤阻燃剂、无机无卤阻燃剂、有机无卤阻燃剂等。

DOPO及其衍生物作为阻燃成分，可以通过添加或不添加氢氧化铝水合物、氢氧化镁水合物达到阻燃的效果。通常使用DOPO与线性酚醛型环氧树脂、邻甲基酚醛环氧树脂、双酚A酚醛型环氧树脂等高成本、多官能环氧树脂反应的生成物(简称DOPO环氧树脂)作为覆铜板的环氧树脂材料。这些使用DOPO环氧树脂所制造的覆铜板，具有良好的阻燃性能，但黏结性、耐热性、加工性等存在不少的缺陷，不适合制造现代通信需要的覆铜板高多层、高可靠性、高黏结性、良好的加工性能的需要，以及由于高成本的原因，不利于普及到如手机等要求低成本的消费电子等民用品领域。

因此，本领域需要开发一种无卤阻燃剂，其在达到阻燃效果的同时，能够保持甚至提高所述基体树脂的机械强度，如弯曲强度、拉伸强度、延伸率等等。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种多异氰酸酯改性的磷腈聚合物，其具有良好的阻燃性、耐热性，制备得到的电线电缆、工程塑料或覆铜板均具有优异的机械性能。而且，该磷腈化合物具有成本低的优势。

本发明的目的在于提供一种多异氰酸酯改性的磷腈聚合物，所述聚合物具有式(I)的结构：

其中，Z₂和Z₃均各自独立地选自末端为-OH的基团或末端为-NCO的基团中的任意1种或至少2种的组合；

Z₁选自由亲核试剂提供的惰性亲核基团；

M选自磷腈基团，且M含有m个磷原子；

R选自亚有机基团；

a为≥0，b为≥0，c为≥0，d为≥0，e为≥0，且满足a+b+c＝2m，d+e+2＝2m；

n为平均聚合度，其大于0；

Y₂为含有磷腈基团的亲核基团。

优选地，本发明所述M均各自独立地选自具有式(II)结构的环状磷腈，或具有式(III)结构的线性磷腈；

在式(II)或式(III)中，n₁为≥2，n₂为≥1。

优选地，所述M均各自独立地选自环三磷腈基、环四磷腈基或非环状聚磷腈基中的任意1种或至少2种的组合；优选环三磷腈基。

注意，M结构式的表示中，所出现符号仅仅是对“环状”结构的一种示意。