[发明专利]一种含磷氮硅的二氧化钛杂化纳米粒子阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种含磷氮硅的二氧化钛杂化纳米粒子阻燃剂及其制备方法和应用。其制备方法包括如下步骤：(1)香草醛、三乙胺和三氯氧磷在第一溶剂中反应得到产物VP3；(2)二氯二苯基硅烷、K₂CO₃和对硝基苯酚在第二溶剂中反应得到产物DPNSi；DPNSi溶于第三溶剂后加入钯碳超，与水合肼的乙醇溶液还原反应得到DPASi；(3)将分散有二氧化钛纳米颗粒的乙酸乙酯溶液加入VP3和DPASi，缩合聚合反应，即得含磷氮硅的二氧化钛杂化纳米粒子阻燃剂VPASi。

技术领域

本发明属于阻燃材料技术领域，具体涉及阻燃剂。

背景技术

作为应用前景十分广泛的一种材料，聚合物材料有着较好的物理化学稳定性、易改性、易加工以及具有良好的光学性能等优点，应用于汽车制造、电子器件、涂料与建筑等领域。但是聚合物材料在强度上容易发生应力松弛和蠕变现象，且在高温性能方面有一定的局限性，耐火性差且十分易燃。

聚合物材料十分需要在不降低其力学性能的同时提高其防火阻燃性能。然而，在现有的聚合物的二氧化钛阻燃体系中，仍然存在着分散性差、阻燃效率低等问题。因此，有必要对其进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种含磷氮硅的二氧化钛杂化纳米粒子阻燃剂及其制备方法。本发明的含磷氮硅的二氧化钛杂化纳米粒子阻燃剂可应用于高分子材料的改性中，制备具有高阻燃性能、高机械性能的多元素协同阻燃材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种含磷氮硅的二氧化钛杂化纳米粒子阻燃剂的制备方法，包括：

1)香草醛、三乙胺和三氯氧磷在第一溶剂中反应得到产物VP3；VP3结构式如式Ⅰ所示：

2)二氯二苯基硅烷、K₂CO₃和对硝基苯酚在第二溶剂中，回流冷凝加热至30～45℃，反应24～48h，将反应液固液分离，得到固体部分，为产物DPNSi；将DPNSi溶于第三溶剂后，加入钯碳，分散均匀，通入氮气，将反应体系回流冷凝加热到70～80℃，滴入水合肼的乙醇溶液，反应24～48h；冷却至室温后，除去钯碳，加水搅拌1～6h，固液分离，获得固体部分，为产物DPASi；

所述DPNSi结构式如式Ⅱ所示：

所述DPASi结构式如式Ⅲ所示：

3)在已分散有二氧化钛纳米颗粒的乙酸乙酯溶液中溶入VP3，再向其中加入含有DPASi的乙酸乙酯溶液，室温反应0.5～1h，得到含磷氮硅的二氧化钛杂化纳米粒子阻燃剂VPASi。

在本发明的一个优选实施方案中，所述二氧化钛纳米颗粒的直径为50～100nm。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤1)中，香草醛、三乙胺和三氯氧磷在第一溶剂中，搅拌1～3h后升温至40～60℃反应3～9小时；冷却至室温后倒入石油醚，得到沉淀，为所述产物VP3。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤1)中，香草醛、三氯氧磷和三乙胺的配方比例为2.6～2.8g：0.9～1.0g：2～5mL。进一步地，所述香草醛、第一溶剂、三氯氧磷和三乙胺的配方比例为2.6～2.8g：50～100mL：0.9～1.0g：2～5mL。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤2)中，二氯二苯基硅烷、对硝基苯酚和碳酸钾的配方比例为2～2.2g：2.18～2.32g：2.18～2.32g。进一步地，所述二氯二苯基硅烷、对硝基苯酚、碳酸钾和第二溶剂的配方比例为2～2.2g：2.18～2.32g：2.18～2.32g：50～100mL。