[发明专利]一种膨胀阻燃成炭剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种膨胀阻燃成炭剂及其制备方法，结构式如下所示：其中n＝1‑3。制备方法为：1)将季戊四醇与前驱液A混合，并加入到溶剂中，在温度为100℃的环境下搅拌9h，得到前驱物B；2)将前驱物B的反应温度升高至110℃，持续反应1h；随后再升温至150℃，并向前驱物B中加入三羟乙基异氰尿酸酯，同时加入催化剂，在搅拌条件下脱水反应12h，得到淡黄色固体产物。本发明提供的膨胀阻燃成炭剂用于聚丙烯的阻燃，与传统APP/PER体系相比，阻燃效率明显提高。

技术领域

本发明属于膨胀阻燃剂技术领域，具体涉及一种膨胀阻燃成炭剂及其制备方法。

背景技术

膨胀阻燃技术(IFR)是一种高效、环保的聚合物阻燃技术，具有较好的应用前景。典型的膨胀阻燃剂由酸源、气源和成炭剂组成。目前，由于聚磷酸铵(APP)可以同时发挥高效的酸源、气源的作用，已经在研究和应用中被广泛接受，对其进一步探索的空间有限。所以，为了进一步提高IFR的阻燃作用效率，设计、合成新结构高效成炭剂成为该领域的重要突破口。

由聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)组成的IFR是一种传统、经典的IFR体系，其在不同聚合物中的作用效果及原理已经被广泛研究。但是，随着应用中对IFR阻燃效率不断提出更高的要求，APP/PER体系的阻燃效率已经不能满足需求，整体的阻燃效果一般。

三羟乙基异氰尿酸酯(THEIC)是近年来被用于成炭剂合成的较新的物质结构，其结构中的类三嗪环具有较高的热稳定性，具有较好的阻燃效果，同时其化学结构也具有较好的可拓展性，适合用于结构设计和合成。而对于季戊四醇(PER)与三羟乙基异氰尿酸酯(THEIC)结构相结合的新型承炭剂并未有所报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种膨胀阻燃成炭剂及其制备方法，现有技术中存在APP/PER体系的阻燃剂阻燃效果一般的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种膨胀阻燃成炭剂，结构式如下所示：

其中n＝1-3。

进一步的，所述阻燃成炭剂的反应方程式如下所示：

第一步反应：

第二步反应：

其中n＝1-3。

所述的膨胀阻燃成炭剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将季戊四醇与前驱液A按物质的量比1:3.5混合，并加入到溶剂中，在温度为100℃的环境下搅拌9h，得到前驱物B；

2)将前驱物B的反应温度升高至110℃，持续反应1h，随后再升温至150℃，并向前驱物B中加入占比为季戊四醇的物质的量2倍的三羟乙基异氰尿酸酯，同时加入催化剂，在搅拌条件下脱水反应12h，得到淡黄色固体。

进一步的，所述步骤1)中溶剂为甲苯。

进一步的，所述步骤1)中前驱液A由磷酸和碳酸氢铵按照物质的量比2:1.5预先混溶制备。

进一步的，所述步骤2)中催化剂为钛酸四丁酯。

进一步的，所述步骤2)中得到的淡黄色固体产物加乙醇进行重结晶提纯，并研磨至固体粉末。

本发明的有益效果：

本发明提供的膨胀阻燃成炭剂用于聚丙烯的阻燃，与传统APP/PER体系相比，阻燃效率明显提高。

附图说明