[发明专利]一种阻燃剂及其制备方法、聚碳酸酯复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种阻燃剂及其制备方法、聚碳酸酯复合材料及其制备方法。本发明提供了一种阻燃剂，所述阻燃剂为1,3,5,7‑对四苯磺酰胺金刚烷。本发明阻燃剂以金刚烷为核心，为阻燃剂分子提供良好的脂溶性、稳定性；阻燃剂的四桥头取代可以提高阻燃元素的含量，硫元素分解产生的SO₂可以促进PC交联，在凝聚相发挥作用，氮元素分解产生的不燃气体在气相中稀释隔绝氧气，形成凝聚相和气相同时阻燃的工作机制，使得阻燃剂阻燃效率高；同时，阻燃剂的氨基的极性能增加了阻燃剂分子与PC的相容性。并且，本发明阻燃剂无需复配，添加于PC中改善阻燃性能时添加量少，对PC材料的力学性能影响小；与磺酸盐阻燃剂相比，该阻燃剂的吸湿性低。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种阻燃剂及其制备方法、聚碳酸酯复合材料及其制备方法。

背景技术

工程塑料依靠自身高强度、耐高温、抗腐蚀等性能，以及材料加工方便的优点，在某些应用方面可以替代金属材料，已经广泛应用于航空航天、电工电子、车辆工程、办公设备、节能建筑等行业，出现了以塑代钢、以塑代木的材料变革趋势。其中，聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)凭借其优异的性能已成为世界上使用量增长最快的工程塑料之一。然而在阻燃性能方面，虽然PC自身能达到防火级别UL-94的V-2级别且极限氧指数能达到26％，但依然无法满足其在某些应用领域的较高要求。因此开发高效且环保的无卤阻燃剂在突破PC材料的应用瓶颈上显得尤为重要。

目前常用的无卤阻燃剂有氮系阻燃剂、磷系阻燃剂、硅系阻燃剂、磺酸盐阻燃剂等，将上述无卤阻燃剂添加到PC中，能够改善PC的阻燃性能。但是，氮系阻燃剂和磷系阻燃剂在PC中的添加量大，对PC材料本身的性能影响大；硅系阻燃剂成本高，一般需要复配使用；磺酸盐阻燃剂耐水性差，加工过程容易出现团聚现象。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种阻燃剂及其制备方法、聚碳酸酯复合材料及其制备方法，用于解决现有PC阻燃剂中，氮系阻燃剂和磷系阻燃剂在PC中的添加量大，对PC材料本身的性能影响大；硅系阻燃剂成本高，一般需要复配使用；磺酸盐阻燃剂耐水性差，加工过程容易出现团聚现象的问题。

本发明的具体技术方案如下：

一种阻燃剂，所述阻燃剂为1,3,5,7-对四苯磺酰胺金刚烷；所述1,3,5,7-对四苯磺酰胺金刚烷的结构式如式(I)所示；

本发明还提供一种阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

将1,3,5,7-对四苯磺酰氯金刚烷与氨水进行第一反应，得到1,3,5,7-对四苯磺酰胺金刚烷；

其中，所述1,3,5,7-对四苯磺酰胺金刚烷的结构式如式(I)所示；

优选的，所述将1,3,5,7-对四苯磺酰氯金刚烷与氨水进行第一反应具体包括：

将所述1,3,5,7-对四苯磺酰氯金刚烷溶于第一有机溶剂后加入氨水，在搅拌下进行第一反应。

优选的，所述1,3,5,7-对四苯磺酰氯金刚烷按照以下方法制备得到：

a)将卤代金刚烷与苯进行傅克烷基化反应，得到1,3,5,7-对四苯基金刚烷；

b)将所述1,3,5,7-对四苯基金刚烷与氯磺酸进行第二反应，得到所述1,3,5,7-对四苯磺酰氯金刚烷。

优选的，所述步骤a)具体包括：

将所述卤代金刚烷、所述苯、促进剂和催化剂混合，进行傅克烷基化反应，得到1,3,5,7-对四苯基金刚烷。

优选的，所述促进剂为叔丁基溴、异丁基溴和苄溴中的一种或多种；