[发明专利]一种含氮硫协效阻燃化合物的合成及其插层改性水滑石的制备方法

说明书

本发明涉及一种含氮硫协效阻燃化合物的合成及其插层改性水滑石的制备方法，借助水滑石“结构记忆效应”，将该化合物引入到水滑石的层间，可显著改善水滑石基阻燃剂的分散性，提升其对聚合物基体的阻燃性能。基于氮硫化合物特有的阻燃机理和高效阻燃性能，通过自组装重构引入到水滑石层间制备一类新型的有机无机杂化阻燃剂，既可提高水滑石表面的亲水性能，也可进一步提升其阻燃性能。所制含氮硫协效阻燃化合物插层水滑石复合阻燃剂在填充至聚合物基体中可显著提高其阻燃效果，在提高聚烯烃类阻燃性能方面具有良好的应用价值。本发明所述氮硫协效阻燃化合物制备简单易行，反应条件容易控制，阻燃效率高。

技术领域

本发明涉及一种高效氮硫协效阻燃化合物插层水滑石阻燃剂的制备方法，属于高分子阻燃和有机无机杂化材料领域。

背景技术

聚烯烃类聚合物属易燃材料，遇火快速被点燃，扩散速度快，发热量高，并伴随大量可燃熔滴，进而造成火灾事故，给人民的生命财产造成巨大损失，这大大限制了其在阻燃要求较高的领域广泛应用。

鉴于人们环保意识的不断增强和欧盟WEEE、RoHS指令的颁布，亟待开发环境友好的无卤阻燃剂。水滑石(LDHs)，由于其化学组分及相应的物理化学性能可调控性的特点，广泛的应用于催化、紫外阻隔、离子交换和阻燃材料等领域，具有非常好的应用前景。此外，因为它的层板结构与水镁石十分相似，具有高效的阻燃性能，其与氢氧化镁和氢氧化铝等无机阻燃剂一样，具有高效、环保、消烟型无毒等优势，已经成为阻燃研究领域的一个热点方向。然而，合成的LDHs粒度很小，表面具有活性羟基，且表面能大，使得其表面结构很不稳定，极易形成氢键产生软团聚，通过表面羟基或配位水分子缩合，产生硬团聚，加之LDHs属于无机化合物，其和聚烯烃基体材料极性相反，相容性差，易造成“夹生”问题，因而LDHs在聚烯烃基质中团聚严重，大大降低了其阻燃效率和复合材料力学性能。目前，将具备阻燃性能的阴离子引入水滑石层间是提高LDHs在聚烯烃基体材料中分散性与相容性，改善聚烯烃复合材料的阻燃性能的有效手段之一。

目前基于含氮硫和水滑石构筑复合阻燃材料的制备方法尚未见报道。

发明内容

有鉴于此，本发明利用水滑石“结构记忆效应”，通过自组装重构将具备高效阻燃性能的氮硫化合物引入到水滑石的层间，构筑新型含氮硫化合物插层水滑石的高效阻燃剂，既可显著改善水滑石基阻燃剂的分散性，也能提升其对聚合物基体的阻燃性能，在提高聚烯烃类阻燃性能方面具有良好的应用价值，提供了一种高效氮硫协效阻燃化合物插层水滑石阻燃剂的制备方法，具体采用如下技术方案：

一种含氮硫协效阻燃化合物的合成方法，包括以下步骤：

1)将含氮单体与三嗪类物质以摩尔质量比1:1～1.5溶于第一溶剂中，0～5℃搅拌(20r/min～30r/min)反应2～6h，生成三嗪一取代物(NN)；

2)将三嗪一取代物(NN)洗涤3～5次，60～90℃旋蒸并重结晶2～3次后将其与含硫单体溶解于第二溶剂中，三嗪一取代物与含硫单体的摩尔质量比为1:2～2.5，60～90℃搅拌(20r/min～30r/min)反应48～54h，得到溶液；

3)将溶液60～90℃旋蒸后加水溶解，继续反应，待反应后，60～80℃旋蒸，得到固体，在超纯水中重结晶2～3次，50～70℃条件下干燥12～24h即得含氮硫协效阻燃化合物(NNS)。

本发明所制备出的含氮硫协效阻燃化合物可显著改善水滑石基阻燃剂的分散性，也能提升其对聚合物基体的阻燃性能。

进一步，含氮单体为二甲胺水、氨基甲烷、甲基异丙基胺中的任一种或几种的混合；

三嗪类物质为氰脲酰氯、三聚氰酸、三聚氰胺、三聚硫氰酸中的任一种或几种的混合；

第一溶剂为甲苯、乙醚、四氯化碳、氯仿中的任一种；

含硫单体为氨基磺酸、牛磺酸、2-氨基-4-硝基苯酚-6-磺酸中的任一种或几种的混合；