[发明专利]一种生物基三源一体膨胀型阻燃剂及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及阻燃剂的设计合成技术领域，尤其涉及一种生物基三源一体膨胀型阻燃剂及其制备方法、应用。将核苷加入到蒸馏水中搅拌溶解，随后将植酸水溶液缓慢加入其中，进行反应；反应结束之后，将反应体系冷却到室温，随后将反应物加入到有机溶剂中，通过混合溶剂重结晶的方法沉淀出产物，过滤、洗涤并烘干，即得生物基三源一体膨胀型阻燃剂。本发明的生物基三源一体膨胀型阻燃剂可广泛应用于阻燃制品的制备中，在添加量为20wt％时，就可以通过UL‑94 V‑0级且氧指数可达到30％以上，相比于传统的膨胀型阻燃剂，具有环保，高效，节约成本的优点，避免了阻燃剂添加量大所造成的材料力学性能的损失。

技术领域

本发明涉及阻燃剂的设计合成技术领域，尤其涉及一种生物基三源一体膨胀型阻燃剂及其制备方法、应用。

背景技术

在聚合物材料的阻燃研究中，目前世界上使用较多的仍然是卤素阻燃剂，但是卤素阻燃剂在燃烧时会生成大量的烟和有毒且具有腐蚀性的气体，对环境和人体健康造成很大的危害，因此限制了它在很多领域中的应用。

膨胀型阻燃剂(IFR)由于具有低烟、低毒、环保等优点，近年来得到了广泛的研究。IFR主要由酸源、炭源和气源三部分组成，是一种主要由磷、氮、碳元素构成的复合型阻燃剂。在燃烧过程中，IFR的三种组份之间通过复杂的物理和化学反应，在材料表面形成一层致密、多孔的炭层，从而阻止热量和可燃性气体的传递，达到阻燃的目的。

虽然膨胀型阻燃剂具有诸多优点，但同时也存在添加量大、与基体相容性差、易吸潮析出等缺点。将膨胀型阻燃体系中的三种组份通过化学反应合成一种三源一体的膨胀型阻燃剂能有效的解决上述问题。

中国专利文献上公开了“一种三源一体微胶囊化膨胀型阻燃剂及其制备方法”，其公告号为CN101812305A，该发明中的阻燃剂以聚乙二醇改性三聚氰胺-甲醛树脂为囊材，以聚磷酸铵(APP)为囊芯；中国专利文献上公开了“一种三源一体膨胀型阻燃剂的制备方法”，其公告号为CN102344510A，该发明以聚乙烯醇为炭源，磷酸为酸源，三聚氰胺为气源，并将三种组分通过化学反应合成为三源一体阻燃剂。

上述这些阻燃剂都能在一定程度上提高阻燃效率以及阻燃剂与基体的相容性。尽管三源一体膨胀型阻燃剂的研究报道非常多，但是这些阻燃剂的原料均来源于石油化工行业，在石油资源日益匮乏的今天，阻燃剂行业的发展必然会受到一定的限制。

为了使阻燃剂朝着绿色、环保、可持续化方向发展，因此有必要探索以生物资源为原料制备阻燃剂的方法，从而提高阻燃剂的长远竞争力。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术中存在的问题，提供了一种添加量低、相容性优良、原料来源绿色环保、集酸源、炭源、气源于一体的生物基三源一体膨胀型阻燃剂。

本发明还提供了一种生物基三源一体膨胀型阻燃剂的制备方法，该方法步骤简单，条件温和，对设备无特殊要求，产率高，易于大规模产业化发展。

本发明还提供了一种生物基三源一体膨胀型阻燃剂在阻燃制品中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种生物基三源一体膨胀型阻燃剂，具有以下的结构通式：

式中，R为质子化后的核苷，其中n＝1,2,3。

本发明提供的阻燃剂为三源一体膨胀型阻燃剂，并且三源之间的比例可控，因此可以在分子水平做到三源之间的最优比，发挥出更好的阻燃效果。

作为优选，所述R的结构式为下列三种中的任一种：

一种生物基三源一体膨胀型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将核苷加入到蒸馏水中搅拌溶解，随后将植酸水溶液缓慢加入其中，进行反应；