[发明专利]一种基于呋喃衍生物和环三磷腈的三维结构阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种基于呋喃衍生物和环三磷腈的三维结构阻燃剂及其制备方法。本发明阻燃剂结构式如式(4)。利用环三磷腈与呋喃衍生物发生亲核取代反应得到中间产物六呋喃基环三磷腈，再将中间产物与双马来酰亚胺化合物进行Diels‑Alder反应形成三维结构阻燃剂。本发明提供的三维结构阻燃剂合成方法简单，易于操作。本发明提供的三维结构阻燃剂可以用于聚醋酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃弹性体、聚氨酯弹性体等，与聚磷酸铵复合使用，添加量低，阻燃效率高。

技术领域

本发明属于阻燃剂领域，具体涉及一种基于呋喃衍生物和环三磷腈的三维结构阻燃剂及其制备方法。

背景技术

高分子材料在工业制造和人类生活中有广泛应用，但由于其自身易燃的原因，存在着一定的安全隐患，因此赋予其阻燃功能是其安全使用的关键。目前众多学者致力于绿色环保阻燃剂的研究。一方面传统的卤系阻燃剂虽然有较好的阻燃效果，但其在燃烧过程中，会释放大量有毒气体及浓烟，容易带来二次伤害。另一方面随着石油资源日益枯竭，绿色可持续的发展方向已成为当今阻燃技术必然选择。人们将目光转向了生物界，期望能找到有效的可持续发展策略。其中阻燃剂作为一种必须的添加剂，其绿色化已经成为阻燃技术发展的必然选择。生物基原料作为一种可再生的绿色材料，具有来源广泛、价格相对低廉、低毒以及可持续性强的优点。以生物基为原料，研究绿色高效的阻燃剂成为了目前的研究重点。

磷腈是一类具有稳定的磷氮骨架结构的化合物，这一类磷氮交替排列的杂化结构，让其具有良好的热稳定性和阻燃性能。同时具有无卤、少烟、残炭率高的特点，是一类高效的阻燃剂原材料。中国专利CN201410367324以苯胺与六氯环三磷腈为原料，氯苯为溶剂合成了六苯胺基环三磷腈。中国专利CN200710051404以对羟基苯甲醛与六氯环三磷腈为原料，通过一系列方法合成了目标产物。中国专利CN201310488939以苯酚钠与六氯环三磷腈为原料，通过一系列化学合成方法得到了目标产物。中国专利CN201510248852以萘二胺与六氯环三磷腈为原料合成了萘胺基环三磷腈。美国专利US4600791通过将六氯环三磷腈的高沸点的氯代烷(芳)烃溶液往苯酚、氢氧化钾、季铵盐的水溶液中滴加反应，完成反应后，静置分层，通过酸洗、碱洗、水洗、干燥、脱除溶剂得到产品。

综上所述，磷腈是一种可设计性强的阻燃剂单体，在众多领域有潜在的应用前景。呋喃是一种生物基平台化合物，因具有与苯环相媲美的特性而成为研究的热点。目前研究得比较多是采用呋喃二甲酸作为单体制备生物基聚酯。由于呋喃聚合物具有良好的成炭能力，因此有望作为一种新型的阻燃单元，相关的研究还未见公开报道。本发明采用环三磷腈和呋喃衍生物为单体，形成多官能呋喃环化合物，然后将其与双马来酰亚胺化合物反应，制备了具有三维结构的新型阻燃剂。

发明内容

本发明的一个目的是针对现有技术的不足，提供一种基于呋喃衍生物和环三磷腈的三维结构阻燃剂。该阻燃剂不含卤素，绿色环保，广谱高效，是一种综合性能优异的阻燃剂。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明中基于呋喃衍生物和环三磷腈的三维结构阻燃剂的结构如式(4)所示的结构特点：

其中－R₁－为－O－或－NH－；－R₂－为－R₃－为－H或－CHO。

本发明的另一个目的是提供上述基于呋喃衍生物和环三磷腈的三维结构阻燃剂的制备方法，利用环三磷腈与呋喃衍生物发生亲核取代反应得到中间产物六呋喃基环三磷腈，再将中间产物与双马来酰亚胺化合物进行Diels-Alder反应形成三维结构阻燃剂，具体包括以下步骤包括：