[发明专利]一种无卤阻燃剂及其合成方法和其在聚碳酸酯阻燃材料中的应用

说明书

本发明公开一种无卤阻燃剂DOPMI，其具有适宜的熔点和优良的热稳定性，易于通过熔融共混分散在热塑性聚合物中，并满足许多阻燃聚合物的加工成型要求，将其单独用于PC或与含磷阻燃PET、MPS复配应用到PC中，均能取得优良的阻燃效果，本发明公开了DOPMI的合成方法，可以应用于工业生产，本发明公开了DOPMI可应用添加在PC中提高PC的阻燃等级至UL94V‑0。

技术领域

本发明涉及一种无卤阻燃剂及其合成方法和应用，属于高分子阻燃材料领域和聚碳酸酯阻燃材料领域。

背景技术

在全社会越来越提倡使用无卤阻燃材料的今天，DOPO（9 ,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物）作为一种新型磷体系阻燃中间体，也越来越得到广泛关注，DOPO分子结构中的P-H键，对烯基、环氧键和羰基都具有活性，可制备出多种衍生物。DOPO及其衍生物由于分子结构中含有联苯环和菲环结构，特别是侧磷集团以环状0=P-O键的方式引入，比未成环的有机磷酸酯热稳定性和化学稳定性提高，阻燃性能更好。DOPO及其衍生物作为阻燃剂使用，可用于聚酯、聚酰胺、环氧树脂、聚氨酯、以及酚醛树脂等多种高分子材料的阻燃。

聚碳酸酯（PC）是一种综合性能优异的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击性、透明性、尺寸稳定性、优良的力学性能和电绝缘性能，较宽的使用温度范围（-60-120℃），良好的耐蠕变性、耐候性及自熄性，因此在电子、电气、汽车、建筑、包装等领域有着广泛的应用，近年来已迅速扩展到航空、航天、计算机等新技术领域。PC材料燃烧时成炭率较高，能自熄，阻燃等级UL94V-2级，与普通的热塑性塑料相比虽有较好的阻燃性，但仍可燃，且燃烧时有热熔体滴下，容易引起附近材料着火，在上述应用领域仍难以满足阻燃防火要求，因此在许多实际应用中必须对PC材料进行阻燃处理。

发明内容

本发明将DOPO于N-PMI反应合成出了一种新型无卤含氮氧杂膦菲阻燃剂DOPMI，其具有适宜的熔点和优良的热稳定性，易于通过熔融共混分散在热塑性聚合物中，并满足许多阻燃聚合物的加工成型要求，将其单独用于PC或与含磷阻燃PET、MPS复配应用到PC中，均能取得优良的阻燃效果。

本发明的技术方案：

一种无卤阻燃剂，其结构式为：

。

一种上述无卤阻燃剂的合成方法，所述合成方法的合成路线为：

，

所述合成方法包括以下步骤：

（1）将DOPO和有机溶剂加入到四口烧瓶中，升温至80-100℃搅拌；

（2）向四口烧瓶中通入氮气，待DOPO全溶后，加入10-20%质量份的催化剂；

（3）将N-PMI加入到有机溶剂中调制成N-PMI溶剂，待用；

（4）在一定120-160摄℃条件下，将配置的N-PMI溶液缓慢滴加到四口烧瓶中，滴加完毕后，继续反应2-3小时；

（5）反应完成后，经抽滤、洗涤、烘干后得到细砂状白色固体，即为本发明的无卤阻燃剂。

进一步地，所述步骤(1)和（3）中有有机溶剂为庚烷、己烷、石油醚、甲基环己烷；甲苯、二甲苯、均三甲苯、苯乙烷、四氢呋喃、1,4-二噁烷、乙腈中的一种或多种混合物。

进一步地，所述催化剂为三苯基磷。

一种上述无卤阻燃剂在聚碳酸酯阻燃材料中的应用，将所述无卤阻燃剂DOPMI在粉碎机中粉碎后，在100-110℃下鼓风干燥箱中烘干6-8小时，将烘干的DMPMI粉末和聚碳酸酯及其他助剂比例混合后，在螺旋挤出机中挤出、造粒。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：