[发明专利]一种含硫膨胀型阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含硫膨胀型阻燃剂及其制备方法，旨在催化酸源中以硫元素取代毒性磷元素。选用环保型三聚氰胺、对氨基苯磺酸钠、羧甲基纤维素等原料，通过羟醛缩合得到一种通过共价键连接的高分子膨胀型阻燃剂。本发明通过硫氮协效阻燃，添加量小，且获得良好的阻燃效果，适用于聚氨酯、环氧树脂等材料。本发明制备工艺简单，适用于大规模生产应用。

技术领域

本发明涉及高分子助剂及其制备方法，特别涉及一种硫氮协效阻燃剂及其制备方法。

背景技术

高分子材料已经渗透到人类生活的各个方面，在给人类带来轻便、舒适和美观等多样性性能的同时，其易燃性的缺点往往威胁着人类的生命，因而阻燃改性是高分子材料应用环节中最重要的一环，尤其随着现代文明的发展，对环保重视导致对阻燃剂的要求越来越高。

从阻燃剂的发展历史来看，卤素阻燃剂因阻燃效果好、填充量小、价格低廉等特点曾占据阻燃剂市场80％以上的份额。但是从20世纪80年代开始科研人员发现卤素是环境二噁英产生的主要催化剂，因此在21世纪初含卤素阻燃剂的使用被全球禁止。取而代之，含磷阻燃剂成为主流产品，现在占据阻燃剂市场份额的90％。但是含磷有机物本身要么就是神经毒剂，要么在自然环境的各种因素促进下有生成神经毒剂的风险。因而含磷化合物作为阻燃剂应用之初就引起了环保研究人士的警觉，现在的广泛应用完全是一种无奈之举。

从环保意识的发展来看，现在的环保范围已经不再局限于海洋、河流和旷野，而是深入到人类个体活动的细小空间，例如公共场所、家庭和生产车间等的装饰、家具和服饰、用具等，由此对高分子材料提出了全生命周期环保的概念，即生产过程、使用过程和废弃过程中均需环保。具体到阻燃剂，要求生产过程不产生粉尘或有害气体等；在使用过程中不产生粉尘、挥发和渗析物等；废弃后不产生有毒物质等。现在已经有大量的研究报告出现。针对各国大城市家庭的粉尘研究表明：粉尘中含有有机磷组分，对长期暴露其中的人体健康可能会产生危害。

综上，正如21世纪初全面禁止使用含磷洗涤剂一样，禁止使用含磷有机物阻燃剂的时代迟早会到来。

与磷元素相比，硫元素在阻燃方面具有更突出的性能，但是由于在燃烧过程中会产生二氧化硫等有毒气体，因而长期被排除在阻燃应用之外。但是从宏观的角度来看，大量生产的阻燃剂极少在应用中发生作用，即发生火灾时被烧毁，从而产生阻燃作用。绝大多数阻燃剂的最后命运都是跟随废弃高分子材料，要么被回收，要么被遗弃在环境中任凭风吹日晒。这恰好是含硫有机物的优点：稳定无毒，在环境中也不会产生有毒化合物。

基于上述观点，从“两害相权，取其轻”的角度考虑，以硫元素取代磷元素不失为一种无奈中的明智选择。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种具有高阻燃效率的含硫膨胀型阻燃剂。

本发明的另一目的是提供所述阻燃剂的制备方法。

技术方案：本发明所述的硫氮协效膨胀型阻燃剂，化学结构式如下：

所述膨胀型阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)选择多羟基化合物作为碳源，例如异戊四醇、多聚甘油醇、聚乙烯醇、甲壳素和各种纤维素(例如羧甲基纤维素)等。

(2)选择含氨基的苯磺酸盐、巯类和噻吩类化合物作为酸源。例如氨基苯磺酸钠、氨基十二烷基硫酸钠、氨基四巯醇、氨基聚硫化合物、3-氨基噻吩及其衍生物等。

(3)选择三聚氰胺作为气源。

(4)选择醛或酸酐类化合物作为反应试剂将上述化合物连接起来，形成一种化合物。例如加入甲醛进行羟醛缩合反应得到产物，或者加入乙酸酐、或邻苯二甲酸酐进行酰化反应，与类似的酰化产物。

进一步地，所述的步骤(1)中，将羧甲基纤维素在常温下溶解在水中，其质量比为5∶1000。