[发明专利]金属离子改性含硅烷结构的三聚氰胺聚磷酸盐及其制备方法、阻燃物

说明书

本发明提供一种金属离子改性含硅烷结构的三聚氰胺聚磷酸盐及其制备方法、阻燃物。制备方法包括：采用聚磷酸和烷基硅氧烷反应得到含硅烷结构的聚磷酸化合物，再加入溶剂和尿素反应得到含硅烷结构的聚磷酸脲盐混合物；将含硅烷结构的聚磷酸脲盐混合物和三聚氰胺混合均匀后加入聚磷酸，反应得到含硅烷结构三聚氰胺聚磷酸盐预聚物；将得到的含硅烷结构三聚氰胺聚磷酸盐预聚物、金属化合物、三聚氰胺，在氮气保护下240～280℃下反应2～10小时后得金属离子改性含硅烷结构的三聚氰胺聚磷酸盐。

技术领域

本发明涉及三聚氰胺聚磷酸盐改性技术领域，尤其是一种金属离子改性含硅烷结构的三聚氰胺聚磷酸盐及其制备方法、阻燃物。

背景技术

三聚氰胺聚磷酸盐(简称MPP)是一种磷氮无卤型阻燃剂，一般作为二乙基次膦酸铝(ADP)的阻燃协同剂使用，广泛用于塑料、树脂、聚氨酯弹性体等领域，如尼龙66、PBT、TPU、环氧等高分子材料。

三聚氰胺聚磷酸盐合成方法目前主要有一步法和两步法。一步法采用三聚氰胺与聚磷酸在300℃以上高温下直接反应合成，但热稳定性略差。两步法则是先将三聚氰胺和磷酸按照一定比例得到三聚氰胺磷酸盐，再经过300℃以上高温缩聚得到三聚氰胺聚磷酸盐。但是，MPP作为一个无机聚合物，一方面一步法和二步法得到的三聚氰胺聚磷酸盐在高分子聚合物作为阻燃剂使用时均存在相容性问题，简单的表面用有机硅偶联剂改性无法有效解决高温高湿下阻燃剂析出问题；另一方面一步法和二步法最终都需要在300℃以上高温缩聚，不可避免存在缩聚不完全、成盐不完全、残留P-OH等缺陷，在高分子材料中应用时则会导致分散性不佳，阻燃性不稳定、材料力学性能影响大和高温高湿下迁移等问题。

为了解决上述问题，有人通过改性和表面处理来改善三聚氰胺聚磷酸盐的相关方法。

如申请号为CN200510010255.7的中国专利公开了一种金属改性的方法，通过金属氢氧化物、氧化物或碳酸盐溶解分散在磷酸溶液中，将水和含有磷酸二氢盐的磷酸溶液与三聚氰胺进行反应，然后热聚合8～12小时得到改善产品。申请号为CN201010040041.5的中国专利公开了一种改性工艺，采用Ⅱ型聚磷酸铵、水、磷酸，加热后加入三聚氰胺反应，过滤、干燥后在300～450℃下继续反应得到改性产品。申请号为CN202110851630.X的中国专利申请公开了采用三聚氰胺、磷酸二氢胺和硅烷偶联剂在催化剂作用下合成硅烷改性的三聚氰胺磷酸盐的方法。

虽然上述方法能一定程度上改善三聚氰胺聚磷酸盐的热稳定性，提高和尼龙、树脂材料的相容性，但依旧存在缩聚温度在300℃以上的问题，另外三聚氰胺聚磷酸盐在高分子中抗析出迁移仍然存在问题，当与有机膦酸盐(如二乙基次膦酸铝)复配协同阻燃时高温高湿下易迁移、阻燃不稳定等问题仍没有得到较好解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以降低缩聚温度，基于有机硅烷和金属离子改性的，能提高在例如像尼龙等高分子中的相容分散性，解决当与有机膦酸盐树脂协同避免相互反应造成材料性能劣化和高温高湿迁移问题的金属离子改性含硅烷结构的三聚氰胺聚磷酸盐。

为了解决上述任一的技术问题，本发明提供的金属离子改性含硅烷结构的三聚氰胺聚磷酸盐，金属离子改性含硅烷结构的三聚氰胺聚磷酸盐的结构式如下：

其中，硅烷结构位于主链上；

其中，M^Z+为金属离子，Z为金属离子价态；

其中，a、c为聚磷酸平均聚合度，a和c均≥1.2，b＝1或2；

其中，R1和R2为苯基。

可选的，金属离子为二价或三价的金属离子，比如可以为锌、镁、铜、铝、镍、铁、钙中的一种或多种，优选为锌、镁、铝的一种或多种。

本申请还提供了金属离子改性含硅烷结构的三聚氰胺聚磷酸盐的制备方法，制备方法包括：