专利名称：三嗪系成炭-发泡剂、其合成方法及以其为原料制成的阻燃聚合物复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种成炭-发泡剂、其合成方法及以其为原料制成的阻燃聚合物复合材料。
背景技术：
聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)是应用最广、产量最大的两大通用塑料，因具有电绝缘性优良，无臭无毒，化学稳定性好，加工方便，密度小等特点，在汽车工业、家用电器、电子、 电线电缆、包装和建筑建材等方面应用广泛。然而聚乙烯和聚丙烯的氧指数一般都在17%， 极易燃烧，且燃烧时有熔滴。随着火灾安全问题日益得到社会的重视，对易燃高分子材料的阻燃要求不断提高。传统的卤系阻燃剂虽然阻燃效率高，但由于燃烧时释放出有毒气体，不符合人类对环境保护的要求。无机阻燃剂如氢氧化镁和氢氧化铝属于环境友好型阻燃剂， 但由于其添加量大，与基材相容性差，对材料的力学性能影响大等原因，限制了其在聚合物阻燃中的应用。膨胀阻燃剂(IFR)是一种阻燃效率高、环境友好、对聚合物材料力学性能影响小的阻燃剂，已成为了目前阻燃领域研究的热点。三嗪系衍生物是一大类富含叔氮结构的化合物，含叔氮结构的化合物已被证实具有优良的炭化效果。以三嗪衍生物为主的含氮化合物作为膨胀阻燃体系中的新型成炭剂， 对于提高膨胀阻燃剂的阻燃作用具有显著的协同效应。三嗪系衍生物的主要特点是从起始物三聚氯氰出发，和含有不同基团的化合物反应，可以合成多种化合物，具有无卤、低毒、分解温度高、对材料的物理机械性能影响小、抗渗出以及阻燃效率高等优点。以三嗪系衍生物为主的含氮化合物作为IFR体系中的新型成炭剂，已经证明它对提高IFR的阻燃作用具有显著的协同效应，因此是目前IFR体系研究和开发的热点。专利ZL200510010M3. 4和ZL200710071927. 4中公开了采用三聚氯氰为起始原料
合成三嗪系成炭-发泡剂的方法，用该法合成的成炭-发泡剂具有低烟低毒、阻燃效率高和环境友好等特点，但该成炭-发泡剂极性大，吸湿性强，加工过程中与聚合物的相容性较差，导致材料快速挤出时表面光滑度差。
发明内容
本发明是要解决现有方法合成的成炭-发泡剂极性大，吸湿性强，加工过程中与聚合物的相容性较差，导致材料快速挤出时表面光滑度差的问题，提供三嗪系成炭-发泡剂、其合成方法及以其为原料制成的阻燃聚合物复合材料。本发明三嗪系成炭-发泡剂是由下述通式I和II表示的结构单元组成的无规共聚物；
权利要求
1.三嗪系成炭-发泡剂，其特征在于它是由下述通式I和II表示的结构单元组成的无规共聚物；
2.权利要求1所述的三嗪系成炭-发泡剂的合成方法，其特征在于三嗪系成炭-发泡剂的合成方法，按以下步骤进行一、以三聚氯氰为起始原料，以无机碱作为缚酸剂，将三聚氯氰加入反应容器中，向反应容器中加入溶剂，使三聚氯氰分散均勻，在-5 10°C的条件下向反应器滴加醇胺、烷基胺和缚酸剂，缚酸剂为逐滴加入，使溶液的PH值为5 8，反应2 4h后，第一步取代反应结束，生成三聚氯氰的一取代物2-羟烷胺基-4，6- 二氯-1， 3，5_三嗪和2-烷胺基-4，6-二氯-1，3，5-三嗪，其中醇胺与烷基胺的物质的量比为1 50 1 ；二、升高温度至30 50°C，然后逐滴加入二胺和缚酸剂，pH值控制在5 8，滴加完毕后反应温度升高至50 60°C，反应5 几后，第二步取代反应结束，生成三聚氯氰的二取代物，其中一取代物和二胺物质的量的比为2 1 ；三、然后同时加入二胺和缚酸剂，继续升高反应温度至100 107°C，在溶剂回流温度下反应6 他，其中二取代物和二胺物质的量的比为2 1，再经抽滤、水洗、烘干后即得到三嗪系成炭-发泡剂。
3.根据权利要求2所述的三嗪系成炭-发泡剂的合成方法，其特征在于步骤一中醇胺的通式为 NH2R1，其中 R3 = Cn3H2n3，n3 = 2 4。
4.根据权利要求2或3所述的三嗪系成炭-发泡剂的合成方法，其特征在于步骤一中烷基胺的通式为NH2R1，其中R1 = CnlHaiw，nl = 1 10。
5.根据权利要求4所述的三嗪系成炭-发泡剂的合成方法，其特征在于步骤一中缚酸剂为碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐或碱金属碳酸氢盐，其中碱金属氢氧化物为NaOH或 Κ0Η,碱金属碳酸盐为Na2CO3或K2CO3,碱金属碳酸氢盐为NaHCO3或KHC03。
6.根据权利要求5所述的三嗪系成炭-发泡剂的合成方法，其特征在于步骤一中醇胺与烷基胺的物质的量比为5 40 1。
7.以权利要求1所述的三嗪系成炭-发泡剂为原料制成的阻燃聚合物复合材料，其特征在于以三嗪系成炭-发泡剂为原料制成的阻燃聚合物复合材料，按质量分数由68 80 份的热塑型树脂、20 32份的无卤膨胀阻燃剂和1份的加工助剂组成；所述的热塑型树脂为聚乙烯树脂或聚丙烯树脂；所述的无卤膨胀阻燃剂由三嗪系成炭-发泡剂、聚磷酸铵和无卤阻燃协效剂组成，其中聚磷酸铵为高聚合度结晶II型聚磷酸铵，高聚合度结晶II型聚 磷酸铵的结构通式为
8.根据权利要求7所述的以三嗪系成炭-发泡剂为原料制成的阻燃聚合物复合材料， 其特征在于所述的聚烯烃蜡为聚乙烯蜡或聚丙烯蜡。
9.根据权利要求7或8所述的以三嗪系成炭-发泡剂为原料制成的阻燃聚合物复合材料，其特征在于无卤阻燃协效剂占无卤膨胀阻燃剂总质量的4% %。
10.根据权利要求9所述的以三嗪系成炭-发泡剂为原料制成的阻燃聚合物复合材料， 其特征在于三嗪系成炭-发泡剂与聚磷酸铵的重量比为1 3 5。
全文摘要
三嗪系成炭-发泡剂、其合成方法及以其为原料制成的阻燃聚合物复合材料，涉及一种成炭-发泡剂、其合成方法及以其为原料制成的阻燃聚合物复合材料。本发明要解决现有方法合成的成炭-发泡剂极性大，吸湿性强，加工过程中与聚合物的相容性较差，导致材料快速挤出时表面光滑度差的问题。三嗪系成炭-发泡剂的结构通式如图。方法向三聚氯氰中加溶剂，滴加醇胺、烷基胺和缚酸剂，生成一取代物；生成二取代物；将二胺和缚酸剂加入，升高温度，抽滤、水洗、烘干得到三嗪系成炭-发泡剂。阻燃聚合物复合材料由热塑型树脂、无卤膨胀阻燃剂和加工助剂组成。提高三嗪系成炭-发泡剂与非极性聚合物的相容性，可以更好地分散在聚合物中，应用于阻燃领域。
文档编号C08L83/04GK102352036SQ201110162078
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者李斌, 杨坤 申请人:东北林业大学