作为阻燃材料的吖嗪金属磷酸盐的制作方法_4

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38] 一木塑复合材料(WPC)和基于PLA、PHB和淀粉的聚合物。
[0139] 在聚合物或聚合物混合物中,由吖嗪金属磷酸盐(组分(i))和额外的含金属组分 (ii)以及可选的无金属组分(iii)组成的本发明的阻燃制剂,其浓度基于该聚合物或聚合 物混合物优选为0. l_60wt%。组合物中吖嘆金属磷酸盐(i)与共组分(ii)和可选的(iii) 的组分比的范围优选为1:1-1:4。
[0140] 本发明的优选实施方案中,本发明的聚合物材料还可含有填充剂,所述填充剂优 选选自金属氢氧化物和/或金属氧化物,优选为碱土金属氢氧化物,例如氢氧化镁和氢氧 化铝;硅酸盐优选页硅酸盐,诸如膨润土、高岭土、白云母、叶蜡石、白铁矿和滑石;或其它 材料如钙硅石、二氧化硅如石英、云母、长石;以及二氧化钛、碱土金属硅酸盐和碱金属硅酸 盐;碳酸盐,优选碳酸钙,以及滑石、粘土、云母、硅藻土、硫酸钙、硫酸钡、黄铁矿、玻璃纤维、 玻璃颗粒、玻璃珠和玻璃球、木粉、纤维粉、炭黑、石墨、白垩和色素。
[0141] 这些填充剂可赋予聚合物材料其它所需性质。具体而言,例如,可通过用玻璃纤维 加固来提高机械稳定性,或可通过加入染料使聚合物着色。
[0142] 在另一实施方案中,聚合物材料可含有其它添加剂如抗氧化剂、光稳定剂、加工助 剂、成核剂、抗静电剂、润滑剂如硬脂酸钙和硬脂酸锌、增粘剂、抗冲击改性剂、特别是相容 剂和分散剂。
[0143] 此外,除本发明的吖嗪金属磷酸盐之外,还可向聚合物加入泡沫形成剂。泡沫形成 剂优选是蜜胺、蜜胺-甲醛树脂、尿素衍生物如尿素、硫脲、胍胺、苯并胍胺、乙酰胍胺和琥 珀酰胍胺、双氰胺、胍和氨基磺酸胍、以及其它胍盐或尿囊素和甘脲。
[0144] 另外,含有本发明的吖嘆金属磷酸盐的聚合物还可含有流滴剂(antidripping agent),特别是基于聚四氟乙烯的流滴剂。这种流滴剂的浓度基于待加工的聚合物优选为 0. 01-15wt%。
[0145] 制备本发明的吖嗪金属磷酸盐的方法
[0146] 本发明还提供了通过使吖嗪起始材料(A)与金属氧化物起始材料(B)和正磷酸 (C)反应来制备上述本发明的吖嗪金属磷酸盐的方法,其中,所述吖嗪起始材料(A)选自式 (I-H)的蜜胺、式(II-H)的蜜白胺、式(III-H)的胍胺和式(IV-H)的碳酸(氢)胍,所述金 属氧化物起始材料(B)选自金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属碳酸盐。
[0147]
[0148] 优选的吖嗪起始材料是蜜胺、胍胺和蜜白胺。优选的金属氧化物选自MgO、ZnO、 A1203和 SnO、Zr 0 2,优选的金属氢氧化物选自 Mg (OH) 2、Zn (OH) 2、AI (OH) 3、Ce (OH) 3和 B i (OH) 3, (碱性)金属碳酸盐优选选自CaC03、MgC03、碱性碳酸镁(水菱镁矿)、碱性碳酸锌和碱性碳 酸锆。
[0149] 特别优选的是Mg(0H)2、ZnO、Al (OH)3和碱性碳酸锌。一般而言,两种或多种上述 化合物的混合物也可用作吖嗪起始材料(A)和/或用作金属氧化物起始材料(B)。
[0150] 所述方法常包括以下步骤:
[0151] (a)首先加入吖嗪组分(A)和金属氧化物起始材料(B)(即金属(氢)氧化物或 (碱性)金属碳酸盐)的含水悬浮液,
[0152] (b)加入正磷酸,
[0153] (c)加热至优选的60_80°C,
[0154] (d)分离产物,以及
[0155] (e)可选地,干燥至恒重,和/或通常在250_300°C下回火。
[0156] 所述方法优选包括摩尔比为(1-3) : (1) : (1-3)的组分(A-1至A-4) : (B) : (C)的反 应,具体而言,原因在于确保额外的蜜胺磷酸盐或(氨基)胍磷酸盐是在原位形成。
[0157] 特别优选的是,在步骤(a)后进行制粒工序。可优选地在喷雾干燥器、喷雾制粒 机(顶喷或底喷逆流法)、流化床制粒机或在桨式混合机或水平干燥机中作为喷雾团聚进 行,同时除去引入的水直到获得所需残留含水量。可通过将式(I)的吖嗪金属磷酸盐的含 水悬浮液在通常的70-80°C下喷雾干燥,或由组分(A)和(B)的进料混合物作为流化床开 始喷雾制粒,将组分(C)喷到流化床上,接着干燥来进行制粒。使流化床温度保持恒定在 范围70-80°C内,同时将颗粒干燥并形成自由流动的无粉尘颗粒状材料。残留水含量为约 0· 5-1%〇
[0158] 通常于220_350°C,优选250_300°C下进行反应产物的回火。 实施例
[0159] 以下实施例用于说明本发明,用实施例1-6的化合物描述本发明的方法,实施例 1-4还描述新化合物。实施例7是比较例。实施例8描述了本发明的化合物作为阻燃剂的 用途。
[0160] 实施例1 :蜜胺磷酸镁二水合物(MMP)的合成
[0161] C3H7N6O4PMg · 2H20 (MW :282. 5)
[0162] 边搅拌边将127. 4g(l. Olmol)蜜胺和58. 3g(l. Omol)氢氧化镁悬浮于L 5升水 中。搅拌下向该悬浮液中滴加115. 3g(l. Omol)正磷酸(85%的强度)作为稀释水溶液。于 60 °C搅拌1小时后,形成大量沉淀。接着将混合物再搅拌60分钟,冷却至室温,将形成的白 色沉淀抽滤出,用水洗涤,并于120°C下干燥至恒重。
[0163] 产率:253. Og,相当于理论的90%。
[0164] 元素分析:
[0165]
[0166] 实施例2 :蜜胺磷酸锌二水合物(MZP)的合成
[0167] C3H7N6O4PZn · 2H20 (MW = 323. 5)
[0168] 边搅拌边将2547g(20. 2mol)蜜胺和1628g(20.0 mol)氧化锌悬浮于20升水中。搅 拌下向该悬浮液中滴加2306g(20.0mol)正磷酸(85%的强度)作为稀释水溶液。于60°C 搅拌1小时后,形成大量沉淀。接着将混合物再搅拌60分钟,冷却至室温,将形成的白色沉 淀抽滤出,用水洗涤,并于120°C下干燥至恒重(产物2-1)。
[0169] 产率:6042. 0g,相当于理论的93. 4%。
[0170] 元素分析:
[0171]
[0172] 于290°C下将以这种方式获得的产物2-1回火4小时(产物2-11),
[0173] 失重:10. 4%。C3H7N6O4PZn(分子量:287. 5)。
[0174] 元素分析:
[0175]
[0176] 实施例3 :蜜胺磷酸镁半水合物(GMP)的合成
[0177] CH6N3O4PMg ·0· 5H20 (MW = 188. 4)
[0178] 边搅拌边将91. 0g(0. 505mol)碳酸二胍和58. 3g(l. Omol)氢氧化镁悬浮于L 5升 水中。搅拌下向该悬浮液中滴加115. 3g(l. Omol)正磷酸(85%的强度)作为稀释水溶液。 于35°C搅拌1小时后,形成白色沉淀。接着将混合物再搅拌60分钟,冷却至室温,将形成的 白色沉淀抽滤出,用水洗涤,并于120°C下干燥至恒重。
[0179] 产率:109. lg,相当于理论的58%。
[0180] 实施例4 :磷酸胍锌(GZP)的合成
[0181] CH6N3O4PZn (MW = 220. 4)
[0182] 边搅拌边将91. 0g(0. 505mol)碳酸二胍和81. 4g(l. Omol)氧化锌悬浮于L 5升水 中。搅拌下向该悬浮液中滴加115. 3g(l. Omol)正磷酸(85%的强度)作为稀释水溶液。于 60°C搅拌1小时后,形成大量沉淀。
[0183] 接着将混合物再搅拌60分钟,冷却至室温,将形成的白色沉淀抽滤出,用水洗涤, 并于120°C下干燥至恒重。
[0184] 产率:185. Og,相当于理论的84%。
[0185] 实施例5 :双蜜胺二磷酸锌单水合物(M2ZP2)的合成
[0186] C6H16N12O8P 2Zn · H2O (Mff = 529. 6)
[0187] 边搅拌边将2547g(20. 2mol)蜜胺和814g(10.0 mol)氧化锌悬浮于15升水中。搅 拌下向该悬浮液中滴加2306g(20.0mol)正磷酸(85%的强度)作为稀释水溶液。于60°C 搅拌1小时后,形成大量沉淀。接着将混合物再搅拌60分钟,冷却至室温,将形成的白色沉 淀抽滤出,用水洗涤,并于120°C下干燥至恒重(产物5-1)。
[0188] 产率:5118g,相当于理论的96. 6%。
[0189] 于290°C下将以这种方式获得的产物5-1回火4小时(产物5-II)。
[0190] 失重3%,生成双蜜胺二磷酸锌。
[0191] 元素分析:
[0192]
[0193] 实施例6 :由喷雾法合成双蜜胺二磷酸锌单水合物(M2ZP2)
[0194] C6H16N12O8P2Zn · H2O (Mff = 529. 6)
[0195] 边搅拌边将 2547g(20. 2mol)蜜胺和 814g(10.0 moDZnO 置于来自 GLATT GmbH 的GPCG 3. 1流化床制粒机中。通过空气流连续流化固体床,向其上喷洒由1000 ml水中 2306g(20.0mol)正磷酸产生的溶液。将流化床温度保持恒定在范围70-80°C中,同时干燥 颗粒并形成自由流动的无粉尘颗粒材料。主级分(>80%)的粒径范围为200-400 μπι。残 余含水量为约0.5-1%。产率:定量。
[0196] 于290°C下将以这种方式获得的产物6-1回火4小时(产物6-ΙΙ)。
[0197] 失重:8. 0%,生成双蜜胺二磷酸锌。
[0198] 元素分析:
[0199]
[0200] 比较例7 :二蜜胺焦磷酸锌酸的合成
[0201] [Mel-H]+2[ZnP2O7] 2-(如 EP2183314B1 中所述)
[0202] 步骤I :制备双磷酸二氢锌
[0203] 于搅拌下,在约 500ml 水中使 81.37g(lmol)Zn0 与 230.6g(2mol)正磷酸(85%的 强度)反应。于90°C搅拌2小时后,ZnO已反应。
[0204] 步骤II :双磷酸二氢锌与蜜胺反应
[0205] 将252. 2g蜜胺悬浮于约500ml水中。边搅拌边加入双磷酸二氢锌(步骤I),滤出 产物,并于120
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