[发明专利]一种铈-磷配合物阻燃剂、铈-磷配合物阻燃聚碳酸酯复合材料及二者的制备方法

说明书

本发明涉及一种铈‑磷配合物阻燃剂、铈‑磷配合物阻燃聚碳酸酯复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。本发明铈‑磷配合物阻燃剂包括硝酸铈水合物和9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物(DOPO)；制备方法包括：将DOPO溶于DMF中，制得溶液A，将硝酸铈水合物溶于去离子水中，制得溶液B；将溶液B加入到溶液A中，然后进行水热反应、脱水处理。本发明铈‑磷配合物阻燃聚碳酸酯复合材料包括1‑20wt％的铈‑磷配合物和80‑99wt％的聚碳酸酯；制备方法包括：将铈‑磷配合物、聚碳酸酯分别干燥，预混后熔融共混。本发明的铈‑磷配合物阻燃剂分散性好，可同时利用凝聚相机理和气相机理实现阻燃效果，复合材料制备方法简单，阻燃性能好。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种铈-磷配合物阻燃剂、铈-磷配合物阻燃聚碳酸酯复合材料及二者的制备方法。

背景技术

双酚A型聚碳酸酯(PC)是碳酸酯类聚合物中应用最广泛的商品化工程塑料，具有高透明性、较好的热稳定性、优异的力学性能、尺寸稳定性、耐疲劳性、耐候性以及电气特性。PC本身有一定的阻燃能力，而一旦在加工、成型、运输、使用等环节遭遇高温或明火环境，就会热氧化降解或剧烈燃烧，且会释放出浓黑剧毒烟雾，破坏材料的使用性能和外观，由此类制品引发的火灾还会造成大量的伤亡，伤亡的主要原因为大量的热辐射和有毒浓烟。

通常，聚合物阻燃的作用机理可以分为凝聚相机理和气相机理两大类。一般而言，具有催化成炭作用，以屏蔽、阻隔热量和降解产物溢出的阻燃剂，可归为凝聚相机理；可以在降解基体周围的气相形成不燃性气体、捕捉高活性自由基的阻燃剂，可归为气相机理。现有技术中的阻燃剂一般是通过其中一种机理实现阻燃效果，如果想通过多种阻燃机理实现阻燃效果，需要复合添加多种阻燃剂，增加了阻燃剂的使用量，由于阻燃剂与聚合物材料一般物理化学性能差异较大，大量阻燃剂的使用易造成聚合物材料性能的下降，同时也增加了复配选择添加的工作量。现有阻燃剂往往还存在在聚合物体系中分散性差、团聚的问题，聚合物内的阻燃剂团聚在一起会造成应力集中从而破坏聚合物材料的物理机械性能，使得聚合物材料的实用性能和应用领域都大打折扣。现有阻燃剂还存在提前分解的问题，导致复合材料的热稳定性下降。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种应用于聚合物材料的铈-磷配合物阻燃剂，该阻燃剂分散性好，可同时利用凝聚相机理和气相机理实现阻燃效果，从而可同时有效屏蔽、阻隔聚合物材料在燃烧过程中产生的大量热，抑制熔滴物的形成和有毒烟雾的释放。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种铈-磷配合物阻燃剂，所述铈-磷配合物阻燃剂的原料包括硝酸铈水合物和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物 (DOPO)。

作为优选，所述硝酸铈水合物和DOPO的摩尔比为(1-2): (0.5-1)。

本发明的第二目的在于提供一种铈-磷配合物阻燃剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)按比例称取硝酸铈水合物和DOPO；

(2)将DOPO溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，制得溶液A；将硝酸铈水合物溶于去离子水中，制得溶液B；

(3)将溶液B加入到溶液A中，制得混合溶液；

(4)将混合溶液进行水热反应，然后进行脱水处理，制得铈 -磷配合物阻燃剂。

作为优选，所述硝酸铈水合物、DOPO的纯度均≥97％。

作为优选，步骤(2)和(3)中所述溶液A和溶液B的浓度范围均为0.1-0.5mol/L，所述DMF与去离子水的体积比为(1-4):1。

作为优选，步骤(2)中所述N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的纯度≥99％，所述去离子水为电导率≥18MΩ的超纯水。