一種新型含磷含矽阻燃劑及其製備方法

2023-05-20 11:52:01 3

專利名稱：一種新型含磷含矽阻燃劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及阻燃劑技術領域，尤其涉及一種適用於聚烯烴電纜材料的新型含磷含矽阻燃劑及其製備方法。高分子材料常規的阻燃方法是添加各種阻燃劑進行阻燃，但隨著對高性能、高效、 環境友好聚合物阻燃體系要求的提高，阻燃評價方法的不斷完善和更加科學，以及世界各國阻燃法規的日趨嚴格，使得傳統的滷素等阻燃體系受到了嚴峻的挑戰。因此，開發和使用新型環保的無滷、低煙、低毒、適用於電纜材料的高分子阻燃體系就顯得非常必要和迫切。SPDPC雙螺環是一種結構高度對稱的籠狀化合物，它集酸源、碳源於一身，它本身在燃燒過程中能很好的脫水成炭，同時雙螺環阻燃劑是雙官能團的反應型阻燃劑，可與含-OH、-NH2, -NH-等基團的化合物反應，得到一系列大、小分子量的聚合型膨脹型阻燃劑。DOPO及其衍生物是磷菲類環狀磷酸酯，屬於有機磷類雜環化合物，具有較高的熱穩定性、抗氧化性和優良的耐水性，作為反應型和添加型阻燃劑，被廣泛應用於環氧樹脂和工程塑料等阻燃領域，並且其含磷和矽元素，可以協同提高阻燃效果。氫氧化鎂阻燃劑MDH作為一種環保型的阻燃劑和抑煙劑，是未來阻燃劑市場的主導者之一，然而，MDH填充的無滷阻燃聚烯烴電纜材料也有其缺點，主要是阻燃效率低，填充量較大，且抗熱變形能力差，這嚴重影響了它的使用範圍。

發明內容
本發明就是為了解決上述現有技術存在的問題而提供一種含有側基D0P0、主鏈為雙螺環結構的新型含磷含矽阻燃劑，該阻燃劑適用於塑料、橡膠、纖維等高分子材料。本發明的另一目的是提供該新型含磷含矽阻燃劑的製備方法。本發明的目的通過以下技術方案來實現一種新型含磷含矽阻燃劑，具有如下重複結構單元
權利要求
1 種新型含磷含矽阻燃劑，其特徵在於，具有如下重複結構單元
2. 一種如權利要求1所述的新型含磷含矽阻燃劑的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)三氯氧磷POCl3與季戊四醇PER通過脫氯化氫反應生成具有如下結構式的第一中間體雙螺環SPDPC ；(2)9,10- 二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物DOPO與乙烯基甲基二甲氧基矽烷VMDMS通過加成並水解反應生成具有如下結構式的第二中間體含磷矽醇低聚物 D0P0-VMDMS,式中 m 為 2-4 ；(3)將第一中間體雙螺環SPDPC與第二中間體含磷矽醇低聚物D0P0-VMDMS進行共聚， 得到新型含磷含矽阻燃劑SPDV。
3.如權利要求2所述的新型含磷含矽阻燃劑的製備方法，其特徵在於，具體包括以下步驟(1)在反應器中加入季戊四醇PER，在室溫和緩慢攪拌條件下，逐滴加入三氯氧磷 POCl3，攪拌1-2小時；然後緩慢升溫至80-100°C，再攪拌6_9小時直至無氯化氫氣體放出； 將混合物過濾後用氯仿和丙酮洗滌多次，然後移至真空烘箱於50-60°C下乾燥至恆重，得到白色粉末狀物質即為第一中間體雙螺環SPDPC ；其中季戊四醇PER與三氯氧磷POCl3的摩爾比為1:2-6;(2)在反應器中分別加入D0P0、VMDMS、第一溶劑及引發劑，機械攪拌和氮氣保護條件下，逐步升溫至第一溶劑的沸點，保持回流10-14h ；然後加入KOH水溶液，繼續在氮氣保護下攪拌反應10-14h，停止通氮氣，升溫至110-130°C，保持此溫度抽真空減壓蒸餾6-8小時， 除去未反應的原料和水，最後降至室溫，得到常溫下粘稠的淺黃色透明固體，即為第二中間體含磷矽醇低聚物D0P0-VMDMS ；其中DOPO與VMDMS的摩爾比為1 1-1. 5，第一溶劑與
4.如權利要求3所述的新型含磷含矽阻燃劑的製備方法，其特徵在於，所述步驟(2)中的第一溶劑為氯仿，引發劑為偶氮二異丁腈AIBN。
5.如權利要求3所述的新型含磷含矽阻燃劑的製備方法，其特徵在於，所述步驟(2)中 KOH 與 DOPO 的摩爾比為 0. 01-0. 016 1。
6.如權利要求3所述的新型含磷含矽阻燃劑的製備方法，其特徵在於，所述步驟(3)中的第二溶劑為乙腈。
全文摘要
本發明公開了一種新型含磷含矽阻燃劑，具有如下重複結構單元其中，m為2-4，n為5-8。本發明還公開了該新型含磷含矽阻燃劑的製備方法。本發明得到一種含有雙螺環結構、DOPO側基的含磷含矽的阻燃劑，可用於聚烯烴電纜材料，使其具有非常優異的阻燃性能。另外，與傳統的阻燃劑相比，本發明具有無滷、低煙、低毒、環保等特點，適用於塑料、橡膠、纖維等高分子材料。
文檔編號C08K5/5435GK102492171SQ201110358330
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月11日 優先權日2011年11月11日
發明者吳新鋒, 李密, 李雅南, 江平開, 王立春, 霍瑞美 申請人:上海交通大學