[发明专利]一种腰果酚基无卤阻燃增韧剂及其制备方法和应用

说明书

一种腰果酚基无卤阻燃增韧剂及其制备方法和应用，以林产特色资源腰果酚为原料“一锅法”合成了一类集P、N、Si阻燃元素于一体的腰果酚基无卤阻燃增韧剂，并用于合成阻燃腰果酚改性酚醛树脂，然后与表面活性剂、发泡剂和固化剂等其他助剂共混均匀，倒入模具中，于75~85℃固化成型，制得阻燃腰果酚改性酚醛泡沫。本发明中腰果酚来源广泛，成本低，并且腰果酚基无卤阻燃增韧剂制备过程简单高效，制得的改性酚醛泡沫力学性能和阻燃性能明显得到提高。

技术领域

本发明属于阻燃增韧剂技术领域，具体涉及一种腰果酚基无卤阻燃增韧剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，国内外公用建筑发生多起火灾，不仅造成严重的人员伤亡以及财产的损失，还产生大量的有毒有害浓烟，造成环境污染。发展建筑防火材料引起了政府以及公众的重视。然而如何在提升阻燃性能的前提下，兼顾节能减排的环保概念，是当前需要考虑的问题。酚醛泡沫作为一种不需要外加阻燃剂就能达到难燃等级本体阻燃保温材料，具有保温、耐热、遇火无滴落、低烟雾等优点而逐渐受到广泛关注。酚醛泡沫在具有以上独特的优势同时也具有源自自身分子结构造成的韧性差、粉碎率高等缺陷，严重阻碍了其在各个领域的发展和应用。因此增强酚醛泡沫的韧性迫在眉睫。酚醛泡沫所用的增韧剂因为柔性链的存在往往会对酚醛泡沫材料阻燃性产生消极影响，因此有必要对增韧剂进行阻燃改性研究。近年来，许多研究者在增强酚醛泡沫材料韧性的同时，改善或者解决酚醛泡沫阻燃性能下降的问题方面做了大量的研究，在不降低酚醛泡沫阻燃耐热性能的同时增强其韧性。中国专利CN1082560666A公开了一种氨基三亚甲基磷酸盐负载氧化石墨烯增强酚醛泡沫材料及其制备方法，该方法所制备的酚醛泡沫材料具有强度较高、阻燃性能好和粉化率低的特点，但是该发明需要制备氧化石墨烯水溶液和氨基三亚甲基膦酸盐的前驱物溶液，并且需要使用硫酸等强酸，合成工艺十分复杂，对设备要求比较高。中国专利CN105175984B公开了一种增强增韧阻燃酚醛泡沫的制备方法，制备聚乙二醇磷酸硼酸酯阻燃增韧剂，改性后的酚醛泡沫材料阻燃性能较好，但所用原料依赖于石化资源。随着人们对环境污染、资源危机等问题认识的不断深入，生物质资源高附加值的特点日益受到重视，寻找可再生生物质资源以替代石油产品日益得到人们的关注。腰果酚作为具有特异结构的可再生原料，对于研究并开发其成为功能性高分子合成的主要原料具有重要的意义。

腰果酚是腰果壳油的主要成分，分子链中既含有酚羟基又具有15个长链碳原子，使得腰果酚既能表现出苯环的刚性，又能表现出长碳链的柔韧性，不仅具有酚类化合物的反应特征，而且还具有不饱和烯烃的化学性质。腰果酚分子结构中有多个活泼的官能团，在一定的条件下，可以与许多无机或有机化合物反应，如：羟基可以进行醚化、酯化等反应；酚羟基邻对位的活泼氢可以与醛类化合物反应，侧链的不饱和烃可以进行氧化、环氧化反应。因此，腰果酚可作为石化原料的替代品。近几年来，研究人员对腰果酚代替苯酚的方式、如何提高腰果酚替代量，以制备酚醛树脂和泡沫塑料进行了大量的研究，而用氮磷硅协同修饰腰果酚合成阻燃增韧剂在热固性酚醛树脂和泡沫塑料领域应用的文献尚未见报道。

本发明针对酚醛泡沫所用的增韧剂因为柔性链的存在对酚醛泡沫材料阻燃性产生消极影响的问题，利用腰果酚特有的结构体系，将氮磷硅阻燃元素协同修饰到腰果酚分子结构上，合成反应型腰果酚基阻燃增韧剂，替代石油基增韧剂，并用来改性酚醛泡沫塑料，从而在酚醛泡沫分子结构中引入柔韧性较好的长碳链结构，改善酚醛泡沫塑料韧性差、粉碎率高的问题；同时在腰果酚基化合物中通过化学反应同时引入氮、磷和硅阻燃元素，改善因为柔性链引入到酚醛泡沫塑料中而导致泡沫阻燃性能下降的问题。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供了一种腰果酚基无卤阻燃增韧剂及其制备方法和应用，制备过程简单高效，有效地利用了林产特色资源腰果酚的特殊结构，拓宽了腰果酚的应用领域，提高其附加值。可将用于解决了现有技术中酚醛泡沫塑料强度低、韧性差等缺陷，同时解决了因为腰果酚柔性链引入到酚醛泡沫塑料中而导致泡沫阻燃性能下降的问题。