[发明专利]一种聚磷酸铵阻燃剂、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及阻燃材料领域，提供了一种聚磷酸铵阻燃剂，并提供了该阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：S1.含三嗪环的磷酸铵盐制备：三羟乙基异氰尿酸酯和五氧化二磷混合并通氨加水反应，得到含三嗪环的磷酸铵盐；S2.聚合反应：将步骤S1制备得到的含三嗪环的磷酸铵盐、磷酸氢二铵、五氧化二磷混合，继续通氨反应，得到聚磷酸铵阻燃剂。本发明的聚磷酸铵阻燃剂，具有耐水、耐迁移、相容性好等优异性能。

技术领域

本发明涉及阻燃材料领域，具体涉及一种聚磷酸铵阻燃剂、其制备方法及应用。

背景技术

聚磷酸铵作为应用最广泛的膨胀型阻燃材料之一，可作为涂料、塑料、橡胶的阻燃剂使用。因其具有较高的磷氮比，且同时具有各膨胀型阻燃剂酸源和气源的作用，而受到广大从业者的青睐。

但是，聚磷酸铵存在易吸潮、吸湿、与树脂相容性不佳等问题，且由于聚磷酸铵与基材相容性较差，从而进一步导致聚合物力学性能下降，使得其在实际应用中受到了限制。

目前普遍采用表面包覆处理的方法来解决聚磷酸铵耐水性差、吸潮、析出、与树脂相容性差等问题，主要通过三聚氰胺甲醛树脂、有机硅树脂、硅氧烷和环氧树脂等对聚磷酸铵进行包覆处理。现有的聚磷酸铵包覆处理存在包覆率低、颗粒粘结使得颗粒过大，以及热固性的包覆剂在高温下螺杆剪切会破坏表面等问题，使得聚磷酸铵无法获得稳定的耐水效果。

公开号为CN107857883A的专利，公开了一种含磷氮元素及具成炭功能的高分子阻燃剂及其制备方法和应用，其具体公开了一种交联聚合物，该交联聚合物由等当量的三羟乙基异氰尿酸酯和甲基膦酸经缩聚反应制得，克服了现有“多羟基、小分子”成炭剂存在的问题，通过酸将羟基酯化，以减少羟基含量，避免多羟基的亲水性问题；并且进一步采用含有三个羟基的三羟乙基异氰尿酸酯和二元酸在等当量下，形成具有交联结构的热固性聚酯缩合物，实现耐水、相容性好的技术效果。

上述现有技术虽然提供了通过交联反应实现相容性好的技术启示，以及通过酯化反应将亲水性的羟基转化为酯基以提高耐水性的技术启示，但是如何将该技术启示应用于聚磷酸铵中，并且制备适于应用于涂料等基体材料中的聚磷酸铵阻燃剂，则需要进一步的研究。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种聚磷酸铵阻燃剂，具有耐水、耐迁移、相容性好等优异性能。

本发明的第二目的在于提供该聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，能够高效、高收率、高质量的制备得到上述聚磷酸铵阻燃剂。

本发明的第三目的在于提供上述聚磷酸铵阻燃剂的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

首先，本发明提供了一种聚磷酸铵阻燃剂，如式I所示：

式I中，n＝1～3000。

此外，本发明聚磷酸铵阻燃剂中氮含量为13.5-15.5％，磷含量为65.0-73.0％，有机碳含量(以C计)0.25-2.5％。

本发明还提供了上述聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

S1.含三嗪环的磷酸铵盐制备：三羟乙基异氰尿酸酯和五氧化二磷混合并通氨加水反应，得到含三嗪环的磷酸铵盐；

S2.聚合反应：将步骤S1制备得到的含三嗪环的磷酸铵盐、磷酸氢二铵、五氧化二磷混合，继续通氨反应，得到聚磷酸铵阻燃剂；

本申请选择采用五氧化二磷和三羟乙基异氰尿酸酯在通氨的条件下进行反应，利用五氧化二磷酸酐的强活性，使得三嗪环上的三个羟基均能够发生反应，进而使得得到的聚磷酸铵具有强的耐水性；且本申请利用酸酐三羟乙基异氰尿酸酯混合后通氨反应，能够通过控制通氨量通氨速度控制反应的进行程度和进行速度，使得产物质量更佳。