[发明专利]一种高磷含量耐水解阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高磷含量耐水解阻燃剂及其制备方法，所述高磷含量耐水解阻燃剂的结构式为：所述高磷含量耐水解阻燃剂的制备方法为：将植酸甲酯与苯丙醇酯进行酯交换反应，再经高真空除杂制得高磷含量耐水解阻燃剂；苯丙醇酯与植酸甲酯的摩尔比比值大于12。本发明先通过酯化反应实现植酸的端羧基酯化，通过将具有可反应端羟基结构苯丙醇与端羧基酯化的植酸进行酯交换反应，使得植酸表面的磷酸结构进行接枝大空间位阻和长链段的苯丙基结构，形成团簇装结构，提高植酸结构的耐水解和耐高温性能，解决了植酸的耐水解和耐高温问题。

技术领域

本发明属于阻燃改性技术领域，涉及一种高磷含量耐水解阻燃剂及其制备方法。

背景技术

现如今，高分子材料广泛的运用于人们生活的各个方面，但其可燃性给人们的生命财产造成严重的威胁，因此，人们越来越重视阻燃材料的开发利用。

阻燃剂是一种能阻止材料引燃或抑制火焰蔓延的助剂，现有的改善聚合物的阻燃改性技术主要分为添加型和反应型两种方式。作为主要的传统阻燃剂系列，卤素类和有机磷系阻燃剂材料具有优良的阻燃性能。卤素类阻燃性能好，燃烧会产生大量有毒烟雾，不利于绿色环保；而对有机磷系阻燃剂而言，由于受阻燃机理的限制，需要本身具备或者改性材料结构中含有大量的氢、氧元素，才能在燃烧中形成炭化层，同时有机磷系阻燃剂还存在添加量低，使得阻燃效果不佳，且存在耐水解性能和耐高温性能差的问题，因而其应用范围有限。

植酸又称肌醇六磷酸，是从植物种籽中提取的一种有机磷类化合物，属于生物质阻燃剂，且植酸中的磷含量高达28％，并且膦酸酯基团在燃烧时生成的磷酸和偏磷酸结构，能促进炭层的形成。但植酸本身作为阻燃剂为水溶性物质，且在水中的浓度达到30wt％，因此常作为阻燃剂用于棉纤维和纸张的阻燃改性，其主要是通过植酸上的磷酸基团与纤维素上的羟基、氨基等结构反应从而接枝在纤维素表面，起到覆盖在纤维表面的目的，达到阻燃改性的目的，但是由于植酸本身含有较多的亲水性磷酸基团，容易与水等结合而溶解，导致植酸的耐水解性较差；并且在高温环境下磷酸基团水解，分解出的酸性结构会催化磷酸基团水解，使得植酸加速水解，最后表现为植酸的分解温度较低，且分解后碳化，同时植酸本身的酸性结构具有易于催化聚酯、聚酰胺等上的酯键、酰胺基团水解的作用，因此难以应用在聚酯、聚酰胺以及聚氨酯等材料体系。为了提高植酸的耐高温以及耐水解特性，通过与植酸进行反应形成金属盐类化合物植酸盐，如植酸钙、植酸镁、植酸铁等植酸盐结构，作为高磷含量的无机盐结构，其熔点高，且在水中难以溶解，但是难以在聚合物基体中具有很好的分散性，会导致聚合物基体的综合性能下降，不具有规整的分子结构，如造成热稳定性能下降，力学性能下降等问题；同时植酸盐本身受六元环结构的影响，分解温度相对较低，因此作为共混改性阻燃剂，阻燃效率有待进一步提升。而采用植酸在碱性环境下与铵盐反应合成植酸铵，植酸铵具有较好的磷氮协同阻燃作用，但是由于植酸铵本身的溶解性尤其是在水体系中溶解度较大，且受温度影响也大，同时其熔点较低。

因此，开发一种磷含量高、阻燃效果好、耐水解、耐高温性能好的有机磷阻燃剂具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种高磷含量耐水解阻燃剂及其制备方法。本发明通过以植酸、甲醇和苯丙醇为原料，经植酸和甲醇酯化反应，后与苯丙醇酯交换反应，再经高真空除杂，制得磷含量高、阻燃效果好、耐水解、耐高温性能好有机膦阻燃剂。此阻燃剂用于聚烯烃、聚酯以及聚酰胺等塑料和纤维阻燃改性具有重要的应用前景。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高磷含量耐水解阻燃剂，所述高磷含量耐水解阻燃剂的结构式如下：

所述高磷含量耐水解阻燃剂的分子式为C₁₁₄H₁₃₈O₂₄P₆。

作为优选的技术方案：