含磷和氮大分子膨脹型阻燃劑及其合成方法
2023-10-28 04:45:27 1
專利名稱：含磷和氮大分子膨脹型阻燃劑及其合成方法
技術領域：
本發明涉及膨脹型無滷阻燃劑，具體地說，是一種含磷和氮大分子膨脹型阻燃劑 及其合成方法。
背景技術：
隨著我國合成材料工業的發展及其應用領域的不斷拓展，阻燃劑在化學建材、電 子電器、交通運輸、航天航空、日用家具、室內裝飾、衣食住行等各個領域中日益呈現出廣闊 的市場前景，阻燃劑在我國已經發展成為僅次於增塑劑的第二大高分子材料改性添加劑。 滷系阻燃劑以其無可比擬的高效阻燃性能和價格優勢，長期以來一直是應用最多的一種阻 燃劑類型，但是其對於環境和人體具有不容忽視的危害作用，在環保呼聲日益高漲的今天， 滷系阻燃劑逐漸為更加環保高效的阻燃劑所取代已經不可避免。目前市場上最熱衷的當 屬膨脹型無滷阻燃劑，後者一般以磷(P)、氮(N)、碳(C)為核心成分，是主要由碳源、酸源、 氣源三個部分組成的複合型阻燃劑。其中碳源也被稱為成炭劑或炭化劑，是形成泡沫炭化 層的基礎，一般為含碳豐富的多羥基化合物，常用的主要有季戊四醇(PER)及其二縮醇、三 縮醇以及澱粉等。酸源也被稱為炭化催化劑或脫水劑，一般為無機酸或者加熱到一定溫度 後能夠形成無機酸的化合物，對其要求是沸點高而氧化性不太強，常用的主要有聚磷酸銨 (APP)、磷酸、三氯氧磷等。氣源也被稱為發泡源或膨脹劑，是受熱能夠放出惰性氣體的化合 物，一般為胺類和醯胺類，常用的主要有三聚氰胺、雙氰胺等。膨脹型無滷阻燃劑的阻燃機 理為受熱時，脫水劑與成炭劑形成酯，酯脫水後交聯形成炭，同時膨脹劑釋放的大量氣體 幫助了炭層膨脹，厚厚的炭層又提高了聚合物表面與炭層表面的溫度梯度，使得聚合物表 面溫度較火焰溫度低得多，從而減少了聚合物進一步降解釋放出可燃性氣體的可能，同時 隔絕了外界氧的進入，因而在相當長的時間內可以對聚合物起到阻燃作用。即膨脹型無滷 阻燃劑在阻燃過程中燃燒煙霧少，一般不會產生有毒氣體，加工時也不會腐蝕設備，可以用 於多種易燃聚合物；此外，由於膨脹作用製作的阻燃材料在不燃燒時往往不會產生低落物， 這使得膨脹型無滷阻燃劑對於燃燒時容易產生低落物的聚烯烴類樹脂尤為適用，可以使材 料更容易通過UL-94V0阻燃等級。但在實際應用中，現有的膨脹型無滷阻燃劑並未完全發 揮出理論中的優異性能，反而出現了不耐遷移、易吸潮水解、易膨脹和產生氣泡、易析出材 料表面、耐候性差、加工和回收利用困難等一系列影響其應用的問題，究其原因，主要是現 有的膨脹型無滷阻燃劑，無論單組分還是多組分，均存在其中一種或幾種主要成分的分子 量不大的問題，因而在基體加工時易於遷移或析出，導致了阻燃性能的損失。
發明內容
本發明的目的在於提供一種含磷和氮大分子膨脹型阻燃劑，其分子量大，可以達 到2000g/mol左右，與基體的相容性更好，成炭性更高，基本上能夠解決在阻燃劑與聚合物 加工成型過程中出現的遷移、析出或揮發等問題，克服了現有膨脹型阻燃劑的缺點，並且不 含滷素，環境友好。本發明的另一目的在於提供該含磷和氮大分子膨脹型阻燃劑的合成方法。本發明的目的是通過如下技術方案實現的一種含磷和氮大分子膨脹型阻燃劑，其化學成分為聚3，9-二氯-2，4，8，10-四氧 代-3，9-二磷螺環-3，9-二氧[5，5]十一烷2，6-二氨基吡啶，分子結構式如式(I)所示
權利要求
1. 一種含磷和氮大分子膨脹型阻燃劑，其特徵在於，其化學成分為聚3，9-二氯-2，4， 8，10-四氧代-3，9-二磷螺環-3，9-二氧[5，5] i^一烷2，6-二氨基吡啶，分子結構式如式 (I)所示
2.根據權利要求1所述的含磷和氮大分子膨脹型阻燃劑的合成方法，其特徵在於，包 括如下步驟(1)按比例取3，9-二氯-2，4，8，10-四氧代-3，9-二磷螺環-3，9-二氧[5,5] —^一烷 (簡稱氯化螺環磷酸酯，分子結構式如式(II)所示)加入到乙腈溶劑中，氯化螺環磷酸酯與 乙腈溶劑的質量比為1 1.5 3，加熱至50°C 60°C並不斷攪拌使氯化螺環磷酸酯完全 溶解於乙腈溶劑；
3.根據權利要求2所述的含磷和氮大分子膨脹型阻燃劑的合成方法，其特徵在於，步 驟C3)所述的催化劑為吡啶、三乙胺或丙胺。
全文摘要
本發明公開了一種含磷和氮大分子膨脹型阻燃劑及其合成方法，是以乙腈為溶劑，使3，9-二氯-2，4，8，10-四氧代-3，9-二磷螺環-3，9-二氧[5，5]十一烷與2，6-二氨基吡啶在催化劑的作用下反應，提純產物得到聚3，9-二氯-2，4，8，10-四氧代-3，9-二磷螺環-3，9-二氧[5，5]十一烷2，6-二氨基吡啶。本發明方法簡單、易於控制，合成的含磷和氮大分子膨脹型阻燃劑與基體的相容性更好，成炭性更高，基本上能夠解決阻燃劑與聚合物基體加工成型中出現的遷移、析出或揮發等問題，並且不含滷素，環境友好，具有良好的應用前景。
文檔編號C08G79/04GK102093566SQ201010595479
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者張海潮, 徐國永, 朱寶寧, 田友峰, 章於川 申請人:安徽中鼎密封件股份有限公司