[发明专利]一种具有微胶囊核壳结构的环三磷腈类阻燃剂及制备方法

说明书

本发明属于阻燃剂技术领域，具体涉及一种具有微胶囊核壳结构的环三磷腈类阻燃剂及制备方法。该阻燃剂包括阻燃芯材和包裹于阻燃芯材外的囊材，所述阻燃芯材为六（4‑醛基苯氧基）环三磷腈，所述囊材为三聚氰胺脲醛树脂。本发明利用原位聚合反应对改性后的环三磷腈类阻燃剂进行微胶囊包覆，制备得到的阻燃剂不仅具有较高含量的氮元素、磷元素，而且与聚乳酸基体有良好的相容性，复合材料的热稳定性好，力学性能优良且阻燃效果好。

技术领域

本发明属于阻燃剂技术领域，具体涉及一种具有微胶囊核壳结构的环三磷腈类阻燃剂及制备方法。

背景技术

高分子材料由于易加工、性能良好、价格低廉而被广泛应用于交通、建筑、电子电器以及航空航天等领域，在一定程度上代替了传统材料如金属等木材，成为现代社会中不可缺少的材料。但绝大多数高分子材料具有易燃性，且燃烧行为差，在燃烧时产生大量熔滴，还会生成有毒烟雾,给人类生命财产安全带来巨大威胁。

目前常在高分子材料中添加阻燃剂对其进行阻燃改性，从而提升其阻燃性能。按照阻燃剂在高分子基体中的存在形态及使用方法，可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂两大类，其中添加型阻燃剂由于其操作简单、可选择范围广等优点而被广泛使用。按照阻燃剂的结构可分为卤系阻燃剂和无卤阻燃剂两大类，其中大多数卤系阻燃剂虽然高效，但热分解时会产生大量腐蚀性气体和有毒烟雾，对人体健康造成影响，近年来已被国内外禁用或限制使用。无卤阻燃剂包括金属氢氧化物系列、磷系、氮系、有机硅系、硼系等等，近年来多种元素协效阻燃的膨胀型阻燃剂（IFR）受到了广泛关注，IFR通常包括酸源、炭源和气源三组分，炭源通常为多羟基的化合物，酸源在受热时会分解出磷酸盐，磷酸能很好的促进成炭，气源为受热时可以释放不可燃气体的物质，气体使炭层充分膨胀，起到良好的隔绝热量和氧气的作用。环三磷腈类物质是一种新型的有机磷系阻燃剂骨架材料，因稳定的磷氮六元环共轭结构而使热稳定性能良好，同时，N、P元素在阻燃中存在着协同作用，但在应用中存在一些问题，由于其分子量小，与基体的相容性差，导致复合材料的力学性能有着明显下降，限制了其更广阔的应用。

经过多年的实验与探索，微胶囊技术可以有效解决上述阻燃剂存在的缺陷。微胶囊技术是指利用天然或合成高分子材料包覆固体、液体或气体，形成直径在1-1000μm 的核壳结构或者皮芯结构，具有单核、多核、单壁、多壁等多种形式。微胶囊化的阻燃剂一方面在燃烧时壳结构率先破坏释放出阻燃剂，核壳之间可能存在阻燃协效作用，从而达到阻燃效果；另一方面，微胶囊阻燃剂的壳结构具有保护芯材不受外界因素影响和改善阻燃剂与基体间相容性的作用，从而更好的发挥阻燃剂的阻燃作用，同时改善阻燃剂对基体力学性能的影响。然而微胶囊类阻燃剂用于聚合物的阻燃仍存在一些问题：壳材在阻燃剂核材表面形成的包覆层是否均匀、平整和致密会影响阻燃过程中核材阻燃剂的释放，进而影响阻燃效果。

发明内容

针对目前所用阻燃剂存在的缺陷和问题，本发明提供一种具有微胶囊核壳结构的环三磷腈类阻燃剂及制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种具有微胶囊核壳结构的环三磷腈类阻燃剂，包括阻燃核材和包裹于阻燃核材外的壳材，所述阻燃核材为六（4-醛基苯氧基）环三磷腈，所述壳材为三聚氰胺脲醛树脂。

上述的具有微胶囊核壳结构的环三磷腈类阻燃剂，所述六（4-醛基苯氧基）环三磷腈的粒径小于10微米。

一种具有微胶囊核壳结构的环三磷腈阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、制备阻燃芯材：向配置有温度计、冷凝管、磁力搅拌子的三口烧瓶中依次加入缚酸剂、对羟基苯甲醛和有机溶剂，在室温下搅拌反应1h；然后向其中滴加溶解有六氯环三磷腈的150ml有机溶液，升温至65℃搅拌回流反应24h，然后将溶液静置冷却、过滤，收集滤液；向滤液中滴加冰水得到白色沉淀物质，过滤、收集并洗涤滤饼后，置于80℃干燥12h；干燥后重结晶，将所得晶体洗涤干燥之后得到白色针状固体，即为六（4-醛基苯氧基）环三磷腈；其中缚酸剂与六氯环三磷腈的摩尔比为1：7.4，对羟基苯甲醛与六氯环三磷腈的摩尔比为1：7.2；