[发明专利]一种N-（膦酸甲基）甘氨酸稀土成碳剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种N‑(膦酸甲基)甘氨酸稀土成碳剂及其制备方法和应用，其结构式为其中R为铈、镧、镨、钕、钐或铕。本发明中N‑(膦酸甲基)甘氨酸稀土成炭剂在燃烧中期中分解生成参与促进成碳的金属氧化物和含磷化合物。这将使碳质层更完整，并防止燃烧表面的传热和易燃小分子与火焰接触。

技术领域

本发明属于阻燃材料技术领域，具体涉及一种N-(膦酸甲基)甘氨酸稀土成碳剂及其制备方法和应用。

背景技术

高分子材料已广泛应用于日常生活之中，但是大量基于碳氢组分的高分子材料先天具有容易燃烧的缺点，进而严重限制了其使用范围。近年来，无卤阻燃已经成了社会共识。传统的无卤阻燃方式一般为向材料体系中大量添加磷氮系盐类阻燃剂，如聚磷酸铵、焦磷酸哌嗪等阻燃剂，或者磷酸酯类阻燃剂，如磷酸三甲酯或磷酸三苯酯等化合物。在复配以氢氧化铝或氢氧化镁类的金属氢氧化物的方式来协同达到阻燃目的。这类阻燃体系通常需要添加高比例阻燃助剂，最常见的问题就是劣化高分子材料的力学性能及导热、导电等功能，寻求高效环保新型阻燃助剂已经是当务之急。

N-(膦酸甲基)甘氨酸是俗称草甘膦，是一种含P、N阻燃元素的化合物被广泛应用于杂草去除。长期以来，由于草甘膦的广泛使用而在自然环境中大量残留，除了对生态系统中非靶标生物致毒外，对人类健康及生育也存在着潜在威胁。如何更好更合理的利用草甘膦具有重要的社会与经济意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种N-(膦酸甲基)甘氨酸稀土成碳剂及其制备方法和应用。

本发明的另一目的在于提供上述N-(膦酸甲基)甘氨酸稀土成碳剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述N-(膦酸甲基)甘氨酸稀土成碳剂的应用。

本发明的又一目的在于提供一种阻燃高分子材料。

本发明的技术方案如下：

一种N-(膦酸甲基)甘氨酸稀土成碳剂，其结构式为其中R为铈、镧、镨、钕、钐或铕。

在本发明的一个优选实施方案中，其粒径为300nm-3μm。

本发明的另一技术方案如下：

上述N-(膦酸甲基)甘氨酸稀土成碳剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将去离子水和N-(膦酸甲基)甘氨酸于50-90℃搅拌混合10-30min至完全溶解；

(2)在步骤(1)所得的物料中缓慢滴加氯化稀土盐溶液，滴加完成后用氨水调节pH值为5.0-6.0，然后于50-90℃反应2-6h；

(3)将步骤(2)所得的物料经过滤洗涤、干燥和研磨得到粒径为的N-(膦酸甲基)甘氨酸稀土成碳剂。

在本发明的一个优选实施方案中，所述氯化稀土盐溶液的浓度为0.8-1.2mol/L。

进一步优选的，所述去离子水、N-(膦酸甲基)甘氨酸和氯化稀土盐溶液的比例为100mL∶0.2-0.5mol∶100mL。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中的干燥的温度为50-80℃，时间为5-10h。

本发明的再一技术方案如下：

上述N-(膦酸甲基)甘氨酸稀土成碳剂在制备阻燃高分子材料中的应用。

在本发明的一个优选实施方案中，：所述阻燃高分子材料由热塑性高分子材料、焦磷酸哌嗪、所述N-(膦酸甲基)甘氨酸稀土成碳剂、抗氧剂和润滑剂以74-89.8∶5-15∶5-10∶0.1-0.5∶0.1-0.5的质量比经双螺杆挤出机熔融共混挤出制成。

本发明的又一技术方案如下：