[发明专利]伯胺封端改性大分子三嗪成炭剂及其制备方法

说明书

本专利发明了一种伯胺封端改性大分子三嗪成炭剂，其结构如下：式中R₁为m为2‑6的整数；R₂为丁基、戊基、环己基等。该成炭剂通过三聚氯氰先和乙醇胺缩合，再和多元胺缩合，随后缩聚，最后用伯胺封端制得。该成炭剂具有氯含量低、白度和热稳定好、不易变黄等优点。

技术领域

本发明涉及的是一种新的三嗪成炭剂及其制备方法，具体地说是伯胺封端改性大分子三嗪成炭剂及其制备方法，该化合物可作为膨胀型阻燃剂的成炭剂，属于化工及高分子材料助剂领域。

背景技术

阻燃剂是一种重要的高分子材料助剂，已报道的品种很多。因优异的性价比，溴系阻燃剂是目前全球产量最大的有机阻燃剂之一，但是用溴系阻燃剂阻燃的高聚物燃烧时生成较多的烟、腐蚀性气体和有毒气体，且使被阻燃基材的抗紫外线稳定性降低。一些溴系阻燃剂（如多溴二苯醚类）还对环境和人类健康存在着潜在的危害，特别是多溴代二苯醚及其阻燃高聚物的热裂解和燃烧产物中含有致癌物四溴代双苯并二噁烷及四溴代双苯并呋喃[Liagkouridis L, Cousins A P, Cousins I T. Physical–chemical properties andevaluative fate modelling of ‘emerging’ and ‘novel’ brominated andorganophosphorus flame retardants in the indoor and outdoor environment . SciTotal Envir, 2015, (524-525): 416-426]。这显然与当今的环保要求不符。出于对人类健

康和环境保护的考虑，人们对溴系阻燃剂的使用采取了更加谨慎的态度。

膨胀型阻燃剂（IFR）是一类由酸源（脱水剂）、碳源（成炭剂）和气源（发泡剂）三部分组成的复合阻燃体系，具有阻燃效率高、低烟、低毒、添加量少等优点，符合当前阻燃材料抑烟、低毒的要求，而被认为是一种极具发展潜力的绿色阻燃剂[Enescu D, Frache A,Lavaselli M, et al. Novel phosphorous–nitrogen intumescent flame retardantsystem. Its effects on flame retardancy and thermal properties ofpolypropylene. Polym Degr Stab, 2013, 98(1): 297-305]。

成炭剂是形成膨胀炭化层的基础，是影响膨胀型阻燃剂阻燃效果的关键物质之一。因此，开发新型成炭剂一直是膨胀型阻燃剂研究的重点。最早使用的成炭剂主要是一些多羟基化合物，如季戊四醇，双季戊四醇、淀粉、山梨醇等。这些成炭剂水溶性大，与材料的相容性差，易迁移析出，且成炭性和热稳定性差、添加量大，以致材料的力学等性能严重下降。这些问题严重阻碍了IFR的发展。

近些年，大分子三嗪成炭剂的成功使用使IFR的阻燃效果得到了显著提高。它兼有成炭和发泡的双重作用，且难溶于水，和聚合物的相容性好。由它和APP复合而成的IFR不仅阻燃效果较传统的明显改善，而且阻燃材料的耐水性和机械性能也显著改善[刘军，廖凯荣，卢泽俭.三嗪衍生物的分子结构及其对聚丙烯阻燃性能的关系. 高分子材料科学与工程,1999,15(1):73-79；唐霜，尹昌宇，赖学军等. 三嗪类大分子成炭剂的合成及其在聚丙烯中应用.现代塑料加工应用，2012,24（4）：46-49；李旭，吴向阳，徐静安等. 三嗪类成炭

剂的合成及对聚丙烯的阻燃.现代塑料加工应用,2009，21(2):

49-52]。因此，三嗪成炭剂引起了国内外的广泛重视。目前关于这

类成炭剂的报道很多。它主要是以三聚氯氰、单元胺（如乙醇胺、

丁胺等）和多元胺（如乙二胺、丁二胺、哌嗪）等为原料，通过缩

合和缩聚制得的[刘军，廖凯荣，卢泽俭.三嗪衍生物的分子结构及