[发明专利]一种磷腈类反应型阻燃剂的合成及其阻燃木质材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种磷腈类反应型阻燃剂的制备方法，所述磷腈类反应型阻燃剂为下述两种结构式中的一种：HCCP‑Si：和HCCP‑SN:本发明还公开了该磷腈类反应型阻燃剂阻燃木质材料的制备方法和应用。

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域。更具体地，涉及一种磷腈类含磷阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，我国公共场所的恶性火灾事故时有发生，造成了大量的人员伤亡和财产损失。针对我国公共场所严峻的火灾安全形势，公安部消防局规定公共场所若未按要求采用阻燃制品，验收一律不予通过。同时，新修订的《消防法》把公共场所使用不合格消防产品上升到违法的高度。

木质材料特别是人造板材料，在建筑业、家具业、交通、产品包装等多个公共场所领域被广泛应用，其主要包括纤维板、刨花板、胶合板等几大品种，故木质材料的阻燃处理是至关重要的技术之一。目前我国阻燃人造板市场主要采用磷氮系和卤系阻燃剂，普遍存在产品吸湿结晶、强度低下的问题且阻燃效率不高。

磷腈作为一种高含磷氮量的阻燃剂合成中间体近年来的得到了较为广泛的研究。六氨基苯氧环三磷腈是一种高含磷、氮量的阻燃剂，首先对于其侧基活泼性使得合成具有更多的灵活性，且侧基改性后赋予了磷腈更加丰富的功能。在阻燃过程中磷氮化合物发挥磷氮协同效应，同时引入硫、硅等元素将更加有效的提高体系的阻燃性能。

目前对木质材料的阻燃主要是通过浸渍、涂刷或纤维与阻燃剂共混后压制。浸渍和涂刷工艺对产品生产周期有较大影响，纤维与阻燃剂共混后压制工艺主要针对纤维板和刨花板，其对工艺要求较高。

本技术通过开发新型绿色环保的反应型阻燃剂，通过在紫外光辐照条件下对木质材料纤维等进行阻燃接枝处理，在保证产品基本理化指标的同时，达到优异的阻燃性能。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供两种磷腈类反应型阻燃剂，该阻燃剂对多官能团的天然高分子，尤其是木质材料具有好的阻燃性，同时对力学性能影响也较小。

本发明的第二个目的在于提供该磷腈类反应型含磷阻燃剂的制备方法，该制备方法简单，易于操作。

本发明的第三个目的在于用该类阻燃剂处理木质材料的处理工艺及阻燃性能方面应用。

为达到上述第一个目的，本发明提供两种磷腈类反应型阻燃剂，所述磷腈类反应型阻燃剂的结构式为下述两种结构式中的一种：

本发明中的超支化的含磷阻燃剂具有多阻燃元素，相比较普通的P/N结构，可更好的发挥多元素阻燃效应，具有更高的阻燃性(提高LOI、垂直燃烧等级、降低热释放量等)。

为达到上述第二个目的，本发明提供了该磷腈类反应型含磷阻燃剂HCCP-Si和HCCP-SN的制备方法，所述阻燃剂HCCP-Si是通过将六氨基苯氧环三磷腈与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷在惰性气体条件下，在70～95℃的温度下发生交联反应获得的支化类大分子；所述阻燃剂HCCP-SN是通过将六氨基苯氧环三磷腈与对苯二异硫氰酸酯在惰性气体条件下，在50～80℃的温度下发生交联反应获得的支化类大分子。

优选地，所述HCCP-Si的制备方法包括如下步骤：

1)将六氨基苯氧环三磷腈、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷以及催化剂溶解于溶剂中，在70～95℃温度下反应1～10h；

2)待反应结束后，冷却至室温，将反应所得物过滤，洗涤，于70～90℃温度下真空烘干，得支化的含磷阻燃剂。

优选地，步骤1)所述六氨基苯氧环三磷腈、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷以及催化剂的质量比为1:6～10:1～5。所述催化剂为三氧化铋。所述溶剂选自甲醇、四氢呋喃、丙酮、乙醇、二甲基亚砜、二甲苯和水中的一种。