一种高效磷氮系阻燃剂及制备方法
【专利摘要】一种高效磷氮系阻燃剂及制备方法，该方法是首先使芳香胺和芳香醛于溶剂中进行缩合反应，再与DOPO进行加成反应，然后冷却，抽滤洗涤，真空烘干后得到磷氮磷阻燃剂粉末；阻燃剂分子具有较高活性，能够促进环氧树脂固化。加入到环氧树脂中，固化后形成的环氧固化物具有较高的阻燃效能，当环氧固化体系的含磷量为0.75wt.%时，垂直燃烧等级即达UL-94V-0级。
【专利说明】一种高效磷氮系阻燃剂及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于阻燃材料领域，具体涉及一种高效磷氮系阻燃剂、制备方法及应用。
【背景技术】
[0002]含9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)基团化合物作为阻燃材料，在环氧树脂无卤阻燃改性方面具有广泛的应用前景，是近年无卤阻燃领域的研究热点。目前已证实，一些DOPO衍生物在优化环氧树脂阻燃效率和综合力学性能方面具有重要作用。但这些含磷阻燃剂的研究面临两方面问题:1.提高环氧固化体系的阻燃性能，达到UL-94V-O级；2.降低体系中磷的用量，降低可能的磷致富营养化环境负荷。如:王春山课题组报道的含DOPO的酚醛阻燃剂使得环氧固化体系达到UL-94 V-O级阻燃水平的磷含量下限低至 0.81%。
[0003]本专利涉及的含氮磷阻燃剂特点在于能够明显提高环氧固化物的阻燃效能，在低添加量(含磷量0.75 Wt.%)时阻燃剂别即能达UL-94 V-O级。
【发明内容】
[0004]为了解决现有聚合物材料的易燃性，并考虑现有无卤阻燃剂阻燃效能低的缺陷，本发明提供一种高效磷氮系阻燃剂、制备方法及应用，在低添加量(含磷量0.75 Wt.%)时，即能达UL-94 V-O级。
[0005]本发明的高效磷氮系阻燃剂制备方法，包括如下步骤:
I)、将芳香胺和芳香醛以物质的量比(摩尔比)1:2的比例混合加入到带有控温装置和搅拌装置反应器中，并加入溶剂，在反应温度为0-60°C下搅拌反应2-6 h，得到含有中间产物的分散系；
2)、将DOPO以与芳香胺摩尔比2:1的比例加入步骤I)所得到的含有中间产物的分散系，在反应温度为0-60°C下搅拌反应2-24 h，直到反应完全后，冷却，抽滤洗涤，真空烘干后得到磷氮阻燃剂粉末；
上述过程用反应方程式表示为:
【权利要求】
1.一种高效磷氮系阻燃剂，具有下式分子结构:
2.高效磷氮系阻燃剂制备方法，包括以下步骤: 1)、将芳香胺和芳香醛以摩尔比1:2的比例混合加入到带有控温装置和搅拌装置反应器中，并加入所述芳香胺和芳香醛总质量4-20倍的溶剂，在温度0-60°C下搅拌反应2-6 h,得到含有中间产物的分散系； 2)UfDOPO以与芳香胺摩尔比2:1的比例加入步骤I)中含有中间产物的分散系，在反应温度为0-60°C下搅拌反应2-24 h，直到反应完全后，冷却，抽滤洗涤，真空烘干后得到氮磷阻燃剂粉末。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述芳香胺为4，4’- 二氨基二苯甲烷(DDM)、4，4，- 二氨基二苯醚(DDE)或 4，4，- 二氨基二苯砜(DDS)。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述芳香醛为4-羟基-3-甲氧基苯甲醛。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述溶剂采用乙醇、乙酸乙酯、乙二醇、DMF、氯仿、DMSO中的一种或多种。
6.含权利要求1所述高效磷氮系阻燃剂的一种阻燃环氧固化物，包含: a、环氧化合物； b、具有以下 分子结构的磷氮系阻燃剂:
7.根据权利要求6所述的固化物，其特征在于:当所述阻燃环氧固化物中含磷量为0.75 wt.%时，垂直燃烧等级达UL-94 V-O级。
8.根据权利要求6所述的固化物，其特征在于:所述阻燃环氧固化物的极限氧指数为33.3-37.0，成炭率为21.6%_31.7%，热分解温度(对应5%的失重)为306.9-339.1。。，玻璃态转化温度为134-143°C (DSC)0
9.根据权利要求6所述的固化物，其特征在于:所述阻燃环氧固化物中含磷量为1.0wt.%时，常温储能模量均大于8000MPa，损耗因子玻璃化转变温度Tg达到144_159°C，极限耐热温度Tm达到1`21-124°C。
【文档编号】C07F9/6574GK103865101SQ201410052579
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年2月17日 优先权日:2014年2月17日
【发明者】姚有为, 顾立强 申请人:清华大学深圳研究生院