[发明专利]一种磷氮型刚性骨架多孔阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种磷氮型刚性骨架多孔阻燃剂及其制备方法和应用，属于环保型阻燃剂。一种磷氮型刚性骨架多孔阻燃剂，该物质的结构如下：其中为植酸，为2,6,14‑三氨基三蝶烯(NT)。本发明的磷氮型刚性骨架多孔阻燃剂，集磷元素、氮元素和多孔刚性骨架为一体，成炭量高(在800℃时的残炭量为69.3wt％)，可以提高聚合复合材料的阻燃性能。

技术领域

本发明涉及一种磷氮型刚性骨架多孔阻燃剂及其制备方法和应用，具体涉及三氨基三蝶烯-植酸刚性骨架多孔阻燃剂及其制备方法和应用。此类多孔阻燃剂可以应用于阻燃聚合物材料领域中，且这类聚合物不含卤素，属于环保型阻燃剂。

背景技术

三蝶烯及其衍生物是一类有趣的具有独特三维立体刚性框架的化合物。三蝶烯由三个苯环构成独特的三维立体结构，每两个苯环之间的夹角均为120°，构成了三个开放式的富电子空腔。三蝶烯骨架本身是刚性结构，具有比较大的分子内自由体积，使得三蝶烯及其衍生物成为一类构建有机微孔材料的理想单体，在超分子化学和材料科学领域已有较广泛的应用。实际上，火场燃烧中会产生大量的一氧化碳、二氧化碳以及其它有毒气体，且在真实火灾中，毒死者往往多于烧死者。因此，如何制备一种能够有效吸附有毒气体，延缓烟气释放的阻燃剂成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的问题提供一种阻燃效果优异，且不易与基体之间发生团聚堆积的磷氮型多孔阻燃剂。

为达到上述发明目的，本发明包括以下技术方案：一种磷氮型刚性骨架多孔阻燃剂，该物质的结构如下：

其中为植酸，

为2,6,14-三氨基三蝶烯(NT)。

本发明还提供一种上述磷氮型刚性骨架多孔阻燃剂的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：将2,6,14-三氨基三蝶烯(NT)和植酸(加入植酸水溶液)分别溶于丙酮中，再将植酸丙酮溶液逐滴加入到2,6,14-三氨基三蝶烯丙酮溶液中，常温下反应，充分反应后过滤，过滤后清洗、真空干燥后得磷氮型刚性骨架多孔阻燃剂三氨基三蝶烯-植酸(NT@PA)，即磷氮型刚性骨架多孔阻燃剂。

在上述磷氮型刚性骨架多孔阻燃剂的制备方法中，2,6,14-三氨基三蝶烯和植酸在丙酮中的浓度分别为1.8～3g/100ml和2-3.3g/100ml。

在上述磷氮型刚性骨架多孔阻燃剂的制备方法中，2,6,14-三氨基三蝶烯(NT)通过如下方法制得：

(1)将三蝶烯溶于浓硝酸，恒温反应，反应完成后用柱层析法分离出2,6,14-三硝基三蝶烯；

(2)将2,6,14-三硝基三蝶烯、Raney镍和一水合肼溶于四氢呋喃进行还原反应，反应后旋蒸得到产物2,6,14-三氨基三蝶烯(NT)。

作为优选，步骤(1)中浓硝酸的浓度为2～4g/100mL。

作为优选，步骤(1)中恒温反应的温度为80～90℃，反应时间为18-30h。

作为优选，步骤(1)中恒温反应后产物产物用去离子水洗涤，并在60～70℃下真空干燥，再用柱层析法分离。

作为优选，步骤(1)中柱层析法具体操作方法为，用300～400目的硅胶作为固定相，用二氯甲烷和石油醚的混合物作为洗脱剂进行梯度淋洗，分离后在50～60℃下旋蒸干燥制得2,6,14-三硝基三蝶烯。

进一步优选，二氯甲烷和石油醚的体积比从1:4至1:1进行梯度淋洗。

作为优选，步骤(2)中2,6,14-三硝基三蝶烯、Raney镍和一水合肼在四氢呋喃中的浓度分别为4～6g/100mL、4～6g/100mL和7～8mL/100mL。

作为优选，步骤(2)中的反应温度为55～65℃，反应时间6～8h。