[发明专利]超支化阻燃剂的制备方法及在人造板中的应用

说明书

一种磷型超支化阻燃剂，端羟基超支化聚合物中的羟基被含磷基团取代。通过选择制备AB₂单体的原料及含磷基团的种类，提升阻燃剂在阻燃过程中的成炭率，并且相对较大的分子量和高分子材料的相容性会提高，能够很好的提升阻燃剂的阻燃效率，增加阻燃效果，并且减少添加量。

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术领域，特别涉及一种含超支化阻燃剂，还涉及其制备方法及其在人造板中的应用。

背景技术

随着家居装饰市场的发展和人们生活水平的提高，地面装饰材料正向多样化发展。木地板以其美观、耐磨、实用、易清洗等特点迅速占领了铺地材料市场的半壁江山。我国的人造板行业发展比较迅速，21世纪以来，我国人造板生产年均增长速度超过了20％，已成为世界人造板生产、消费和进出口贸易第一大国。人造板业将在增强自主创新能力、壮大创新人才队伍大潮中获得更重要的支撑；在保障和改善民生，特别是扩大城乡就业、增加林农收入过程中获得更大范围的重视；在建设资源节约、环境友好型社会的努力中增强包容性增长潜力；在深化改革开放的伟业中营造企业健康发展体制机制保障。人造板业健康可持续发展的势头更加强劲。普通人造板由有机可燃物组成，属可燃材料，容易引发火灾，在火灾发生时会加速火势的蔓延和扩散，造成严重危害，而火灾的发生往往与使用未经阻燃处理的易燃材料有关，这在很大程度上限制了它的应用范围。所以，人造板的阻燃性在当今受到了广泛的关注。阻燃人造板是在板材制造过程中或压板完成后，在人造板内部添加或人造板表面涂覆阻燃试剂或其他不燃性物质，使防止人造板在正常大气压下遇火源起火，延缓燃烧将火源撤离，人造板的燃烧或阴燃则易停止。

在我国占主导地位的人造板，是以木材为主要原料，充分利用结构的合理性，经过精细加工和生产，克服木材自身的缺陷，改善和提高木材的各种性能。正由于普通纤维板和胶合板由有机可燃物组成，属于可燃材料，容易引发火灾并且在火灾发生时加速火势的蔓延和扩散，这个致命弱点将给人类带来重大隐患，在很大程度上限制了它的应用范围。面对火灾带给人类的巨大损失和人类日益增大的需求量，人造板的阻燃研究显得尤其重要。木材阻燃剂一般分为无机阻燃剂、有机阻燃剂、树脂型阻燃剂和反应型阻燃剂等。阻燃剂品种繁多，最具代表性的有卤系、磷系、氮系、无机氢氧化物等。

从阻燃剂的品种而言，在阻燃剂发展初期乃至现在，人们大量研究和应用的都是卤系阻燃剂和简单的填充型阻燃剂。虽然卤系阻燃剂的成本较低，效果好，适应面广，可其发烟量大，燃烧释放出的HX气体的毒性高，往往会发生二次污染。此外，由于世界对安全、健康、环境等问题关注的大幅提高，以卤/锑配合为基础的传统阻燃剂已经面临可能被淘汰的巨大压力；而简单的填充型阻燃剂在使用时需要加入的量很大，这样会严重影响材料的物理机械性能，所以非卤高效的阻燃剂研发已成为阻燃剂开发应用的主要趋势。磷系阻燃体系在阻燃时会生成一层厚的致密炭层，可以有效的阻碍或阻止热量的传递和火焰的传播，此外，还有一个最大的优点就是阻燃时释放出的气体为低毒性气体，对环境危害性小。

超支化高分子呈现三维网状，活性位点多，易于改性，独特的内在结构使其与其它类型分子完全不同，这决定了其具有优良的性质。链端的高活性位点，流动性好、特性粘度较低等等，都使其表现得与众不同。另外，加上它易于制备，操作简单的优点，这类高分子越来越受到人们的青睐。

本文将上述结构引入阻燃剂，结合其三大基本要素的协同作用，合成了一种超支化型阻燃剂，由此使得的超支化聚合物的应用也具有一定的推广意义。超支化型阻燃剂有碳源、酸源、气源三个基本要素，三者协同作用，其形成的炭层既可以阻止内部聚合物降解向外释放可燃物，又隔绝了空气，达到阻燃的目的。这种阻燃剂的使用可以使燃烧释放更少的有毒或者腐蚀性气体，阻燃效果好。

磷系超支化阻燃剂具有较高的含碳量，这是成炭剂的主要来源，即碳源，碳源的出现可以在燃烧时附着在聚合物表面，隔绝空气。超支化末端大量的含磷封端基团构成了超支化型阻燃剂的酸源，由于超支化聚合物较多的支链，所以就有大量的端基活性基团，可以反应上大量的含磷端基基团，大量的磷酸类基团的存在使得多羟基聚合物失去碳源中的水分，形成炭层，阻碍甚至终止燃烧。符合未来阻燃剂的研究开发方向，前景十分广阔。