[发明专利]一种阻燃型含磷聚天冬氨酸酯及其合成方法

说明书

本发明公开了一种阻燃型含磷聚天冬氨酸酯及其合成方法，涉及聚天冬氨酸酯材料技术领域。本发明提供的阻燃型含磷聚天冬氨酸酯在分子结构中引入磷酰基团，在原有性能的基础上构造出具有阻燃性能的含磷聚天冬氨酸酯。实验证明，本发明提供的阻燃型含磷聚天冬氨酸酯较传统的天冬聚脲树脂具有更优秀的阻燃性能，可配合传统的天冬聚脲树脂一起制备成涂料，兼顾了传统的天冬聚脲树脂具有的力学性能，又增加了优良的阻燃型，极大地拓展了聚天冬氨酸酯的应用，具有市场价值。

技术领域

本发明涉及聚天冬氨酸酯材料技术领域，尤其涉及一种阻燃型含磷聚天冬氨酸酯及其合成方法。

背景技术

聚天门冬氨酸酯是近年来开发的一种新型位阻胺。聚天门冬氨酸酯与多异氰酸酯的固化反应可以形成聚脲树脂。聚天门冬氨酸酯与多异氰酸酯反应固化可以得到不同反应速度和不同物理性能的聚天门冬氨酸酯衍生物，其衍生物涂膜具有优异的耐黄变性能、耐紫外线老化性能和耐磨性能，因此它在涂料、防水，胶粘剂、印刷电路板、电子封装材料、复合材料、重型机械，水库大坝及汽车等领域广泛应用。但天冬聚脲树脂的极限氧指数(LOI)只有18％左右，容易引起火灾，使得其在很多特殊领域受到限制。

磷氮系阻燃剂作为一种新型高效添加型阻燃剂，具有良好的热稳定性，水溶性小，阻燃性能持久，毒性较低，同时能够克服小分子磷系阻燃剂与被阻燃材料相容性差的缺点，近20年来得到迅速发展。磷系阻燃剂中氮元素的加入，往往能起到提高热稳定性、克服易水解性，降低生烟量等增效作用。而磷氮系膨胀型阻燃剂在受热分解时又可形成焦磷酸保护膜，并随后形成膨胀的泡沫状炭层结构，起到绝热和阻氧作用。

聚脲材料的阻燃性能研究非常少，且都局限于喷涂材料。如吴文文等人在期刊《表面技术》2016,15,22-27上面报道阻燃型喷涂聚脲涂料的研究是往聚脲体系内物理掺入含膦氮类的阻燃剂，随着阻燃剂加入量的增大，阻燃性能大大提升，但导致了材料的力学性能严重下降。专利CN 110804155 A报道的阻燃型喷徐聚脲弹性防水涂料是利用商品化的阻燃剂与聚脲的NCO组份反应，形成反应型的带有阻燃成份的NCO，这样固化成膜后的聚脲就具有阻燃性。通过该方法制备的聚脲材料的燃烧性能等级远超过了标准要求的大于等于B2E级，有的达到了B2D级。这种反应型的阻燃材料显然是发展的趋势。

目前尚未有关于含磷聚天冬氨酸酯具有阻燃性能的研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具有阻燃功能的含磷聚天冬氨酸酯，开发阻燃型的含磷聚天冬氨酸酯，以拓展聚天冬氨酸酯的应用领域。

为了解决上述问题，本发明提出以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种阻燃型含磷聚天冬氨酸酯，具有符合以下通式（1）的结构：

，通式（1）；

其中，

；。

第二方面，本发明提供一种合成如第一方面所述的阻燃型含磷聚天冬氨酸酯的方法，包括以下步骤：

S1，将磷酰卤与环己二胺按摩尔比1：1-1.1，在催化剂和碱的作用下反应生成磷酰胺，反应温度为-10℃-60℃；

S2，将磷酰胺与过量的马来酸二酯，在25℃-80℃下，反应0.5-24h，即得到所述阻燃型含磷聚天冬氨酸酯。

需要说明的是，本方案中，马来酸二酯的用量是过量，以使磷酰胺完全反应，促使反应正向进行，反应结束后，通过减压蒸馏的方式可以方便地将未反应的马来酸二酯去除。在其他实施例中，磷酰胺与马来酸二酯反应的物质的量之比为1：2-400。

其进一步地技术方案为，所述磷酰卤符合以下通式（2）或通式（3）的结构：

R₂POX₂，通式（2）；，通式（3）；