[发明专利]一种含有笼状膦酸酯胺有机硅化合物阻燃成炭剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种含有笼状膦酸酯胺有机硅化合物阻燃成炭剂及其制备方法与应用，其制备方法为：在有机溶剂中，甲基乙烯基二氯硅烷与笼状膦酸酯胺反应，经纯化处理得甲基乙烯基有机硅二亚胺基笼状膦酸酯。本发明化合物分子对称性稳定、阻燃效率高、成炭性能良好，且有较高的磷含量，可减少此阻燃剂的添加量，达到高效阻燃的目的；可用于聚酯、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂、玻璃钢、聚烯烃等材料的阻燃成炭剂。且制备工艺简单，设备投资低，易于实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种含有笼状膦酸酯胺有机硅化合物阻燃成炭剂的制备方法与应用，该化合物适用于聚酯、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂、玻璃钢、聚烯烃等材料的阻燃成炭剂。

背景技术

高分子材料极大地便利了人们的日常生活，其与钢铁、木材和水泥一起被认为是推动社会生产力发展的新型材料，但高分子材料自身固有的易燃性限制了其的发展与应用。随着人们对健康与环境保护意识的提高，新型无卤、高效、无毒、环保型阻燃剂的开发已成为近期的研究热点。进一步发挥各无卤元素的协同阻燃性能，提高阻燃剂的阻燃效率刻不容缓。现有技术提供了一种磷酸盐木材阻燃剂制备方法及用该阻燃剂处理木材的方法，其制得的阻燃剂为包含酸源、炭源、气源的膨胀型环状磷酸盐木材阻燃剂，具有膨胀性能良好，炭层致密且具有一定强度的优点。现有技术公开了一种反应型磷氮系阻燃剂及其制备方法和应用，利用反应型磷氮系阻燃剂与单体形成共聚物对高分子材料进行阻燃改性，通过阻燃剂磷氮元素协同阻燃作用，提高对高分子材料的阻燃效果，减少了阻燃剂在高分子材料的使用量，降低阻燃材料的成本。但是现有阻燃剂要么为添加型阻燃剂，要么为反应性阻燃剂，且阻燃成碳效果还需要改善。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种阻燃成炭剂甲基乙烯基二｛1-氧代-1-膦杂-2,6, 7-三氧杂双环[2. 2. 2]辛烷基-4亚胺基｝硅烷化合物，该化合物具有分子结构对称、极性适中、与材料相容性能好，可克服现有技术中阻燃剂与材料相容性差等不足。作为添加型阻燃剂，在聚酯、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂、玻璃钢、聚烯烃等材料中也有很好的阻燃成炭性能。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种含有笼状膦酸酯胺有机硅化合物阻燃成炭剂，其化学名称为甲基乙烯基二｛1-氧代-1-膦杂-2, 6, 7-三氧杂双环[2. 2. 2]辛烷基-4亚胺基｝硅烷，其化学结构如下式所示：

本发明公开了上述含有笼状膦酸酯胺有机硅化合物阻燃成炭剂的制备方法，其工艺简单，易于规模化量产，设备投资少，成本低廉，包括以下步骤：惰性气体下，将甲基乙烯基二氯硅烷滴加入有机溶剂、笼状膦酸酯胺、缚酸剂的混合物中，然后于90～130℃反应10～13h，得到所述含有笼状膦酸酯胺有机硅化合物阻燃成炭剂。

进一步的，在10～15℃下，将甲基乙烯基二氯硅烷滴加入有机溶剂、笼状膦酸酯胺、缚酸剂的混合物中，滴加时间为5～10分钟。

进一步的，90～130℃反应10～13h后，过滤反应液，然后水洗滤饼，再烘干，得到所述含有笼状膦酸酯胺有机硅化合物阻燃成炭剂。

本发明中，笼状膦酸酯胺为4-胺基-1氧代-1-膦杂-2, 6, 7-三氧杂双环[2. 2.2]辛烷，其化学结构如下式所示：

本发明公开了上述笼状膦酸酯胺的制备方法，包括以下步骤：惰性气体下，将三氯氧磷滴加入有机溶剂、三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐、缚酸剂的混合物中，然后于70～100℃反应6～8h，得到所述笼状膦酸酯胺。

进一步的，在10～15℃下，三氯氧磷滴加入有机溶剂、三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐、缚酸剂的混合物中，滴加时间为5～10分钟。

进一步的，70～100℃反应6～8h后，过滤反应液，然后小分子醇洗滤饼，再烘干，得到所述笼状膦酸酯胺。

上述笼状膦酸酯胺的制备示意如下：