[发明专利]含P、N、Si的高度支化大分子阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明公开了含P、N、Si的高度支化大分子阻燃剂及其制备方法，其中，P、N、Si的高度支化大分子阻燃剂，是由以下原料缩合反应制得：A.具有至少三个缩合性官能团的硅烷化合物；B.脂肪酸改性的含N多元醇；C.含P多元醇。本发明的超支化大分子阻燃剂，实现多种阻燃元素(如P、N、Si)大分子聚集和协效，得到高效、持久、综合性能优异的高分子阻燃材料，解决常规磷系阻燃体系阻燃效率低、与材料相容性差，影响被阻燃树脂力学性能等问题。本发明合成工艺简洁，产品原材料选择灵活、供应充足，产品性价比高，解决了当前特种磷系阻燃剂价格高、产能不足的问题。本发明制备反应不使用有机溶剂，解决了阻燃剂生产过程中不环保的问题。

技术领域

本发明属于阻燃剂制备领域，尤其是涉及一种含P、N、Si的高度支化大分子阻燃剂及其制备方法。

背景技术

高分子材料具有质地轻、化学稳定性好、易于加工等优异的特点，已经成为航空航天、交通运输、电工电子、建筑材料的等领域重要的基体材料。但是，绝大部分高分子材料都属于易燃材料，因此高分子材料在提供了便捷的同时也增加了很大的安全隐患。火灾是威胁公共安全的主要灾害之一，每年造成大量的人员伤亡和巨额经济损失。

目前最常用的阻燃剂仍然是溴锑体系，但长期以来，由于卤系阻燃剂在燃烧过程中产生有毒有害气体，甚至有些卤系阻燃剂受热时易产生多溴二苯并二噁英和多溴代二苯并呋喃等有害物质，卤系阻燃剂的使用不断受到环保法律法规的限制。近五年来叠加溴素的价格大幅度上涨导致卤系阻燃剂的价格高涨和低分子量阻燃剂在消费品的使用寿命期间浸出或起霜等一系列问题。国际阻燃材料发展正经历从含卤阻燃体系发展到无卤阻燃体系，并逐步过渡到高效、低烟、低毒的高分子和反应型阻燃体系。目前无卤阻燃剂存在阻燃效率低、添加量大、小分子阻燃剂易迁移，阻燃效率不持久、与材料相容性差、影响被阻燃树脂力学性能、价格高、产能不足等缺点。

聚合型大分子阻燃剂，成为了阻燃材料发展的一个颇具前景的方向。具有聚合物结构的阻燃剂的发展是无卤阻燃体系市场发展的一个趋势。通过高分子结构设计，将低摩尔质量阻燃剂集成到聚合物基体内的大分子结构中来减少使用过程中的浸出或释放，从而最大限度地减少对玻璃化转变温度和材料机械性能的负面影响，改善分解过程中的化学相互作用，达到更高的成碳效率和更好的整体阻燃性。此外，阻燃剂在水中的溶解度降低，从而降低了潜在的生物蓄积或毒性的威胁。

在聚合型阻燃剂中，类球形超支化聚合物由于多维的几何形状，大量的反应性官能团，在加工过程中表现出来与聚合物的可共混性，易于加工成型和低结晶度。并且超支化聚合物可以很方便地在一锅合成中生产，与传统的阻燃添加剂相比，那些具有超支化和复杂结构的多功能阻燃剂更有可能减少对其被阻燃聚合物树脂性能的负面影响。目前超支化聚合物已在生物医学、涂料、阻燃剂等多个领域得到了应用。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种含P、N、Si的高度支化大分子阻燃剂。本发明针对被阻燃高分子的需求，设计、合成功能化的超支化大分子阻燃剂，实现多种阻燃元素(如P、N、Si)大分子聚集和协效，得到高效、持久、综合性能优异的高分子阻燃材料，解决常规磷系阻燃体系阻燃效率低、与材料相容性差，影响被阻燃树脂力学性能等问题。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种含P、N、Si的高度支化大分子阻燃剂的制备方法。本产品合成工艺简洁，产品原材料选择灵活、供应充足，产品性价比高，解决了当前特种磷系阻燃剂价格高、产能不足的问题。

为解决上述第一个技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种含P、N、Si的高度支化大分子阻燃剂，是由以下原料缩合反应制得：

A.具有至少三个缩合性官能团的硅烷化合物；

B.脂肪酸改性的含N多元醇；

C.含P多元醇。

作为一种实施方式，所述具有至少三个缩合性官能团的硅烷化合物具有如下通式所示的结构：