[发明专利]一种含有DDSQ和ODOPB结构的磷硅线性共聚物阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于工程塑料阻燃剂领域，具体涉及一种含有DDSQ和ODOPB结构的磷硅线性共聚物阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

卤素阻燃剂，因其使用时释放出大量有毒有害、腐蚀性气体，对人类身体和自然环境造成极大危害而逐渐被禁止。开发新型无卤阻燃剂成为紧要的任务，有机磷系阻燃剂能有效降低材料的热释放速率，减少有毒气体及烟释放量，是卤系阻燃剂的一种很好的替代物，具有良好的市场前景。

9,10-二氢-9氧杂-10磷杂菲-10氧化物(DOPO)及其衍生物具有极高热稳定性，优良的溶解性，常被用作典型的有机磷阻燃剂，广泛应用于高分子材料中。DOPO衍生物中应用最为广泛的是10-(2,5-二羟基苯基)-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷酰杂菲-10-氧化物，简称ODOPB。ODOPB含有磷酰杂菲基团对聚集态结构、有机溶解性及热性能产生明显的影响，对比其它磷酸酯阻燃剂，阻燃性能更好。

硅系阻燃剂由于其优异的阻燃性能、便于加工、对环境友好，低毒等优点受到广泛关注。多面笼型硅倍半氧烷(POSS)是近年来颇受关注的一种有机-无机纳米杂化的聚硅氧烷，拥有Si-O-Si键构成的无机笼状内核，通过改变Si原子连接的有机基团，可以制备出满足不同需求的官能基的聚硅氧烷，作为改性剂或者是共聚单体用于改性高分子材料。双夹板形的笼型倍半硅氧烷(DDSQ)具有精确的两个反应官能团，因此可以应用于线性有机-无机杂化材料的合成。DDSQ高温下分解产物可以在聚合物表面形成氧化硅保护膜，阻止高聚物进一步氧化，使DDSQ改性聚合物有良好的热稳定性。但现有技术中，暂未见与本发明方向一致的技术方案。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种含有DDSQ和ODOPB结构的磷硅线性共聚物阻燃剂及其制备方法和应用。本发明将DDSQ与含ODOPB结构的化合物经过硅氢加成反应，合成了一种含有DDSQ和ODOPB结构的磷硅线性共聚物，并将其应用于PC/ABS合金的阻燃中，可改善合金的阻燃性能，提高阻燃剂的阻燃效率，获得良好的阻燃效果。

本发明所提供的技术方案如下：

含有DDSQ和ODOPB结构的磷硅线性共聚物阻燃剂，其结构通式如式1所示：

其中，R＝-CH₂-CH₂-CH₂-或-CH＝CH-CH₂-，n为8～10的整数。

本发明所提供的含有DDSQ和ODOPB结构的磷硅线性共聚物阻燃剂对环境友好，含硅含磷量高，具有协同阻燃效果，阻燃效率高。硅元素和磷元素可以形成协同体系，磷元素在燃烧过程促进成碳，硅元素提高碳层的热稳定性，硅元素和磷元素同时引进极大提高阻燃效果。

本发明还提供了一种含有DDSQ和ODOPB结构的磷硅线性共聚物阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)ODOPB与溴代烯烃或溴代炔烃反应，得到中间产物；

2)步骤1)得到的中间产物与DDSQ进行硅氢加成反应，得到含有DDSQ和ODOPB结构的磷硅线性共聚物阻燃剂；

其中，ODOPB的结构式为

DDSQ的结构式为：

上述技术方案的合成路线如式2所示：

具体的，步骤1)的反应为威廉姆逊合成反应。

具体的，步骤1)在路易斯碱条件下进行。

具体的，路易斯碱为碳酸钾。

具体的，步骤1)中：

溴代烯烃为3-溴丙烯；

溴代炔烃为3-溴丙炔。

具体的，步骤1)中：

在溶剂条件下进行，所述溶剂为乙腈、乙醇、丙酮、甲醇或异丙醇中的任意一种或多种的混合；

ODOPB、溴代烯烃或溴代炔烃、碳酸钾的物质的量之比为1：3.0～6.0：4.0～6.0。

具体的，步骤2)中，硅氢加成反应在karstedt催化剂条件下进行。

具体的，步骤2)中：

硅氢加成反应在溶剂条件下进行，所述溶剂为THF、甲苯、DMF或苯中的任意一种或多种的混合；

DDSQ与中间产物的物质的量比为1：0.5～2，催化剂为反应物总质量的百万分之20～40。

具体的，制备过程为：