[发明专利]一种含磷阻燃剂和阻燃高分子材料

说明书

本发明公开了一种含磷阻燃剂，分子结构如下式(I)所示：式(I)中，R₁、R₂分别独立选自C₁‑C₄的烷基，R₃、R₄分别独立选自氢或甲基，n为1‑20的整数。该阻燃剂采用二烷基次膦酸(酰卤)，丙烯酸酯或其衍生物，环氧乙烷(环氧丙烷)或其衍生物为原料进行合成。本发明还公开了一种阻燃高分子材料，其结构单元中含有式(IV)所示结构作为其构成成分：式(IV)中，R₁、R₂、R₃、R₄同上，m为正整数。

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术领域，具体涉及一种含磷阻燃剂和阻燃高分子材料。

背景技术

聚丙烯酸类树脂由于具有强度高、透光性好、耐候性和尺寸稳定性优良等特点，在建筑材料、光学纤维和光学透镜等领域中应用广泛。但聚丙烯酸酯遇火易燃，通常需要添加阻燃剂来改善其使用性能。尤其是随着法律法规的日益严苛，传统的含卤阻燃剂，由于燃烧时容易产生具有毒性，金属腐蚀性的气体，正逐渐被含磷阻燃剂所替代。丙烯酸树酯的无卤阻燃改性通常有两类方法：一是加入无卤添加型阻燃剂，如多聚磷酸酯，聚磷酸铵等；但这类阻燃剂往往与聚丙烯酸酯相容性不佳，且这类阻燃剂大多为粉体，加入后存在析出，表面白化，吸潮，阻燃效率降低等问题；另一类为加入无卤反应型阻燃剂，即通过反应性的单体与丙烯酸酯单体进行共聚，将磷等阻燃元素嵌入到聚丙烯酸酯分子链中，从而起到阻燃的作用。这类添加方式可以最大限度保留原丙烯酸树脂的机械性能，电气性能，光学性能，具有广阔的应用前景。

专利CN 106574020A中公开了一种含磷阻燃剂单体，其具有如式(A)的分子结构：

其中，R₁为甲基或者氢，R₂为C₁-C₄的亚烷基，R₃，R₄为氢或者C₁-C₁₀的烷基。将该阻燃剂单体与甲基丙烯酸酯，丙烯酸等进行共聚，可制得阻燃丙烯酸树脂，控制该阻燃剂单体的添加量，可以制得具有较好的阻燃性能及较高的玻璃化转变温度的聚丙烯酸树脂。

专利CN 110121501A中公开了一种新型的反应型阻燃剂单体，该单体具有如式(B)的结构：

式(B)中，R₁，R₂为芳基，R₃，R₄为氢或者烷基。该专利中同时公开了该阻燃剂的合成路线。通过二芳基氧化磷与醛或者酮进行加成反应，制得二芳基羟甲基磷酸酯，然后继续与丙烯酸单体进行反应后，得到式(B)含磷丙烯酸单体。该单体与丙烯酸酯，苯乙烯或者丙烯腈进行共聚，制备含磷阻燃共聚物。制备式(B)阻燃剂要用到醛或者酮做原料，产品中会有醛或者酮的残留，进而影响其在涂料、纺织等品质要求比较高的领域的应用。

专利CN 107603510A中公开了一种含磷的丙烯酸单体，其具有式(C)的化学结构：

将含有该单体的含磷阻燃剂与EVA树脂，交联助剂，硅烷偶联剂等一起共混挤出，可制得阻燃EVA薄膜。

目前已报道的反应型含磷阻燃剂单体，大多采用含有P-H键的磷酸酯(亚磷酸酯)先与醛，酮进行反应，然后再与丙烯酸类单体进行酯化反应后制得。制备过程复杂，产品中大多残留醛，酮等小分子结构，影响了该类产品在涂料，纺织等领域中的推广使用；其次，这类阻燃剂，起始原料多为磷酸酯(亚磷酸酯)，分子中多含有P-O-C基团，热稳定性较差；在水性条件下使用，由于P-O-C结构的水解，该类丙烯酸酯制品会产生吸潮，表面白化，阻燃效率下降等问题，给后期的应用带来困扰。

发明内容