[发明专利]具有类石墨结构的超分子阻燃剂网络的制备方法

说明书

本发明涉及一种具有类石墨结构的超分子阻燃剂网络的制备方法，制备方法是将含均三嗪结构的有机胺与氰尿酸在溶剂中反应，反应温度为30～150℃，得到目标产物；或者，将含均三嗪结构的有机胺与氰尿酸在固相条件下控制温度在150～350℃反应得到目标产物；本发明的超分子阻燃剂网络不仅在层内由共价键和氢键连接，层间也由范德华力紧密控制，具有长程有序结构；由本发明的阻燃剂网络制备的阻燃高分子材料在燃烧初期，类石墨结构会发生相对滑移，形成紧密的烟气屏蔽层，同时，高分子材料内部积聚的热量也可以沿着共价键和氢键以及层间长程有序结构快速传递，有效提高了阻燃高分子材料的灼热丝起燃温度，降低了燃烧的烟密度。

本申请是专利申请“具有类石墨结构的超分子阻燃剂网络及其制备方法与应用”的分案申请，原申请的申请日为2020年12月28日，申请号为202011578418.2。

技术领域

本发明属于阻燃剂的制备及应用技术领域，涉及具有类石墨结构的超分子阻燃剂网络的制备方法。

背景技术

当前阻燃剂及其应用技术只局限在阻燃剂分子结构设计与合成，以及交联、成炭和层状材料等层面的阻燃概念。层状材料是一种良好的阻燃剂，其突出代表有纳米蒙脱土、层状双金属氧化物、二硫化钼以及膨胀石墨和石墨烯等。这些层状材料添加剂可以抑制高分子燃烧过程中可燃性气体的释放，从而提高了材料的热稳定性和阻燃性能。不同的层状材料虽然各有特色，但一般都是通过以下四种方式达到阻燃目的的，分别是阻隔效应、迁移效应、催化成炭效应和自由基捕捉效应。在此方向的研究成果也颇为丰富。例如，文献(Flame retardancy and charring behavior of polystyrene-organicmontmorillonite nanocomposites[J].Polymers for Advanced Technologies,2013,24(3).)中，合成了一种阻燃功能化蒙脱土，接着又把这种蒙脱土添加到聚苯乙烯基体中以制备阻燃复合材料。研究结果显示，功能化插层导致聚苯乙烯的热释放峰值和总释热量显著降低，但对材料的热降解影响较小。

但是，层状材料也存在着明显的不足，例如，其阻隔效应高度依赖良好的分散，一旦分散不完全，其阻隔效应便大大减弱。其次，层状材料只能做到单层内结构有序，其层间是混乱的交错结构，这种结构不利于热量的快速传递和阻隔，从而也在一定程度上削弱了层状材料的阻燃特性。

发明内容

为了解决现有层状材料的阻燃技术的不足，如蒙脱土、黏土和膨胀石墨以及石墨烯等的阻燃作用机制是利用纳米层的不规则分散发挥阻隔作用，没有涉及层间有序排列和在一定温区发生滑移的阻燃技术，这种结构的阻隔效率相对较低，不利于热量的快速传递和阻隔，因此阻燃和抑烟效率不理想。本发明的目的是提供一种具有类石墨结构的超分子阻燃剂网络及其制备方法和应用。

为了达到上述目的，采用的方案如下：

具有类石墨结构的超分子阻燃剂网络，所述具有类石墨结构的超分子阻燃剂网络的层间由范德华力连接，层内由共价键和氢键连接，超分子阻燃剂网络具有长程有序结构；

每层平面具有以下化学结构：

层间结构如下：

所述具有类石墨结构的超分子阻燃剂网络的层数为2～15。

本发明的具有类石墨结构的超分子阻燃剂网络，不仅在层内由共价键和氢键连接，层间也由范德华力紧密控制，具有长程有序结构，这种类似石墨的长程有序结构具有良好的导热性，其层间方向上的热导率大于等于2.5W/(m·K)且通过电子显微镜或者原子力显微镜观察该具有类石墨结构的超分子阻燃剂网络具有层间滑移特性。

作为优选的技术方案：