[发明专利]一种低聚硅氧磷酸酯阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及高分子阻燃材料技术领域，具体公开了一种低聚硅氧磷酸酯阻燃剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：S1.将硅烷偶联剂、醛酮类化合物和溶剂混合，经冷凝回流磁力搅拌，得到溶液Ⅰ；S2.取含有活泼氢的磷酸酯阻燃剂与溶液Ⅰ混合，经冷凝回流反应后，冷却至室温，得到溶液Ⅱ；S3.所述溶液Ⅱ经旋转蒸馏后，收集剩余固体并进行真空干燥处理，得到所述低聚硅氧磷酸酯阻燃剂；本发明通过类曼尼希反应使含活泼氢的磷酸酯阻燃剂与醛酮基化合物和硅烷偶联剂缩合，并使甲氧基团和乙氧基团发生水解反应，促使其发生硅氧交联反应，形成所述低聚硅氧磷酸酯阻燃剂，达到了在制备树脂复合材料时，能够提高阻燃效果和减少烟雾量的效果。

技术领域

本发明涉及高分子阻燃材料技术领域，具体是一种低聚硅氧磷酸酯阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

聚合物基复合材料由于具有易加工、延展性好、绝缘性、易成型等优点被广泛应用于各个领域，然而聚合物基复合材料存在极易燃烧的特性，给社会带来了极大的火灾隐患。因此对聚合物基复合材料进行阻燃性能的研究是科学应用研究的热点之一。

目前对用于聚合物基复合材料的阻燃剂主要分为反应型阻燃剂和添加型阻燃剂，但其均存在一些缺点：反应阻燃剂虽然具有的阻燃效应明显，但其影响环氧的固化过程，甚至降低了环氧树脂的玻璃化转变温度及其热稳定性；而添加型阻燃剂虽然在工业化上拥有广泛的应用，如卤素阻燃剂通过减慢或终止气相燃烧自由基反应，达到阻止聚合物基复合材料的燃烧，但卤素阻燃剂在燃烧过程中极易产生大量的有毒气体，存在着二次污染的隐患。因此，研发出具有阻燃效益好、绿色和无毒的阻燃剂符合当下的迫切需求。

在无卤阻燃剂中，9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、二苯基磷氧和苯基次膦酸活泼氢磷酸酯阻燃剂因拥有典型的磷杂菲环和邻近苯环结构具有优异的阻燃性和热稳定性，从而被广泛应用电子电器设备用高分子材料的阻燃。同时，DOPO、二苯基磷氧和苯基次膦酸通常主要以气相阻燃为主，具有阻燃效率高、在较低磷含量(2.5wt％)时即可使环氧树脂达到UL-94的V-0级的优点。但是将纯DOPO、二苯基磷氧和苯基次膦酸加入高分子材料中，却会在燃烧过程会产生大量的烟雾。

因此，我们亟需一种在制备树脂复合材料时，不仅能够提高阻燃效果减少烟雾量，还能够保证环氧树脂的玻璃化转变温度及其热稳定性的磷酸酯阻燃剂，。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低聚硅氧磷酸酯阻燃剂及其制备方法和应用，以达到在制备树脂复合材料时，不仅能够提高阻燃效果和减少烟雾量，还能够保证环氧树脂的玻璃化转变温度及其热稳定性的效果。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种低聚硅氧磷酸酯阻燃剂，结构式如下：

其中，n为0或1，x为大于或等于0的整数，y为大于或等于0的整数，且x和y不能同时为0；

R₁为甲基、甲氧基、乙氧基或羟基，R₂为氢原子、苯环基、对甲苯基、苯酚基、对氨苯基或咪唑基团，R₃为二苯基磷氧基、苯基次磷酸基或9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲基团。

一种低聚硅氧磷酸酯阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.将硅烷偶联剂、醛酮类化合物和溶剂混合，经冷凝回流磁力搅拌，得到溶液Ⅰ；其中，所述冷凝回流磁力搅拌的温度为40℃～90℃，时间为4～8h，结合所述醛酮类化合物和硅烷偶联剂的溶解性质，对反应温度和时间的限定，达到了保证缩合加成反应顺利进行的效果；

S2.取含有活泼氢的磷酸酯阻燃剂与溶液Ⅰ混合，经冷凝回流反应后，冷却至室温，得到溶液Ⅱ；其中，所述冷凝回流反应的温度为80℃～120℃，时间为12～24h，结合溶液Ⅰ中所述前驱体，以及含有活泼氢的磷酸酯阻燃剂的活性，对反应温度和时间进行电性，达到了使反应更加充分的效果；