一种无卤超支化膨胀型阻燃剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及阻燃剂【技术领域】，特别涉及一种无卤超支化膨胀型阻燃剂：将等摩尔量的酸酐和二乙醇胺反应得到AB2型单体；将甲醛与三聚氰胺反应得到羟甲基三聚氰胺；羟甲基三聚氰胺与AB2型单体反应，得到超支化聚合物R1；R1与磷酸酯化剂反应得到无卤超支化膨胀型阻燃剂。本发明的超支化膨胀型阻燃剂，是一种三维立体结构的新型阻燃剂。它具有高含量的炭源，气源，炭源，较低的粘度，较高的溶解度，其掺加量少，与阻燃基体相溶性好，在对阻燃基体影响不大的基础上大大提高阻燃基体的阻燃性能。是一种高性能，低成本，且具有环保优势的膨胀型阻燃剂。
【专利说明】一种无卤超支化膨胀型阻燃剂及其制备方法
[0001]【技术领域】
本发明涉及阻燃剂【技术领域】，特别涉及一种无卤超支化膨胀型阻燃剂，还涉及无卤超支化膨胀型阻燃剂的制备方法。
[0002]【背景技术】
随着我国大量的煤炭资源被不断勘探出来，必然刺激煤矿的更大量的开采。PVC阻燃输送带作为煤矿井下运输中一种不可替代的输送工具同样会随着煤矿的不断开采而其需求量不断增加。然而，在煤矿井下这一特殊的工作环境中，安全防火工作关系到井下工作是否正常运作以及工作人员的生命安全。为此我国相关部门颁布了 PVC阻燃输送带的要达到一定的阻燃要求。PVC树脂本身因含有氯元素，具有较高的氧指数，然而在输送带生产加工中添加有大量的易燃助剂，大大降低了输送带的氧指数，为此在PVC阻燃输送带生产过程中必须加入阻燃剂来提高阻燃性能。
[0003]在众多阻燃剂中，无卤膨胀型阻燃剂具有独特的N-P体系，不需要卤素的参与，大大减小了阻燃过程中的烟雾产生，在不含N、P树脂中应用非常广泛，是进来科研工作者研究较多的一种阻燃剂。
[0004]膨胀型阻燃剂是以碳、氮、磷，为核心成份的一类复合阻燃剂，它在阻燃机理上不需要其他阻燃剂配合协同使用，对多种聚合物具有很好的阻燃效果。用此类阻燃剂处理的聚合物在燃烧或受热分解时能在表面形成一层均匀的泡沫炭质层，此炭层具有隔热，隔氧，抑烟，防止由于过热产生滴漏现象，是一种高效低毒环保型阻燃剂。
[0005]膨胀型阻燃剂有三个基本要素，即酸源、炭源和气源。酸源一般是无机酸或燃烧中能原位生成酸的化合物，如磷酸、硼酸、硫酸和磷酸酯等；炭源是形成泡沫炭化层的基础，主要是一些含碳量高的多羟基化合物，如淀粉、蔗糖、糊精、季戊四醇、乙二醇、酚醛树脂等；气源是含氮类化合物，如尿素、三聚氰胺、聚酰胺等。
[0006]传统膨胀型阻燃剂采取以酸源为主阻燃剂，与炭源，气源配合使用构成一种混合型的阻燃剂体系，但是这种以小分子组合使用的膨胀型阻燃剂，存在一定其缺点，例如，在高温条件下容易挥发，热稳定性较差，对环境影响较大，在阻燃基体中阻燃剂存在分散性不好，混合不均匀，与基体相容性不好，易迁移，耐水性差等。此外大部分用三元、四元醇为基础，引入磷酸化剂，形成的磷酸酯含磷量低，阻燃效果难以满足更高的阻燃要求，耐热性差。为解决上述问题，近些年来，人们开始关注将酸源，气源和炭源组分结合在一起的“三位一体”单个大分子型膨胀阻燃剂。
[0007]超支化聚合物有着较为完整的树冠结构，空间结构呈现球形，表面带有大量的活性官能团，其特殊的结构赋予了其特殊的性质，目前超支化聚合物已在涂料、粘合剂、流变助剂及超分子化学、纳米科技、生物材料、光电材料、药物运载等诸多领域都显现出巨大的应用价值。
[0008]
【发明内容】
为了解决以上现有膨胀型阻燃剂热稳定性较差，混合不均匀，与基体相容性不好，易迁移，耐水性差等缺点，本发明提供了一种热稳定性好，与基体相容性好，不易迁移，耐水性好的无卤超支化膨胀型阻燃剂。
[0009]本发明还提供了所述无卤超支化膨胀型阻燃剂的制备方法。将炭源，气源合为一体，末端含有大量羟基的超支化型三维立体大分子结构，取代传统采用的季戊四醇，乙二醇等小分子结构提供单一炭源，再在炭源、气源一体的超支化分子结构进行磷酸酯化，得到炭源，氮源，气源三位一体的新型无卤超支化膨胀型阻燃剂。
[0010]本发明是通过以下方式实现的:
一种无卤超支化膨胀型阻燃剂，结构式如下:
【权利要求】
1.一种无卤超支化膨胀型阻燃剂，其特征在于结构式如下:
2.根据权利要求1所述的无卤超支化膨胀型阻燃剂，其特征在于所述磷酸酯基团为下述结构式中的任意一种:
3.根据权利要求1所述的无卤超支化膨胀型阻燃剂，其特征在于所述的端羟基超支化聚合物中使用的核分子为羟甲基三聚氰胺或三(2-羟乙基)异氰尿酸酯。
4.一种权利要求1-3中任一项所述的无卤超支化膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将等摩尔量的酸酐和二乙醇胺反应得到AB2型单体； (2)将甲醛与三聚氰胺反应得到羟甲基三聚氰胺； (3)羟甲基三聚氰胺与AB2型单体反应，得到超支化聚合物R1； (4)R1与磷酸酯化剂反应得到无卤超支化膨胀型阻燃剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于三聚氰胺与甲醛摩尔比为1:3-6。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于羟甲基三聚氰胺与AB2型单体摩尔比为 1:1-45。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于Rl与磷酸酯化剂摩尔比为1:1-48。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于羟甲基三聚氰胺与AB2型单体摩尔比为 1:9,1:21 或 1:45。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于Rl与磷酸酯化剂摩尔比为1:4、1:6、1:12,1:24 或 1:48。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述酸酐为丁二酸酐、烷基取代丁二酸酐、顺丁烯二酸酐、烷基取代顺丁烯二酸酐、戊二酸酐或烷基取代戊二酸酐。
【文档编号】C08G63/685GK103881076SQ201410082795
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】寿崇琦, 尤光星, 张宇, 矦贵海 申请人:济南大学