一种聚合型磷、氮膨胀阻燃剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种化学合成剂及其制备方法，特别是涉及一种聚合型磷氮膨胀型阻 燃剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近几十年来，随着高分子材料的及其制品的蓬勃发展，它们正逐渐替代传统的钢 材、金属、水泥及木材棉等天然聚合物。并广泛运用于工业、农业、军事、交通等国民经济的 各个部门。但是众所周知高分子类材料绝大部分是可燃、易燃，且燃烧时使更多的聚合物或 难于分解的物质分解，产生更多的可燃物，造成火灾，危及人们的生命和财产。为了解决高 分子材料的耐热性问题，阻燃剂也就成为了科技界研宄的热点。
[0003] 因此，如何提高材料的阻燃性能已成为全世界十分关注的话题。随着合成材料在 国民经济建设中发挥着日益巨大的作用，刺激和推动了阻燃剂技术快速发展。阻燃剂是高 分子材料改性的重要助剂之一，其功能是使合成材料具有难燃性、自熄性和消烟性。
[0004] 卤系阻燃剂自上世纪60年代就被人们广泛应用，其受欢迎的原因是因为阻燃的 高效性以及与材料的相容性好，其中溴系阻燃剂是最主要的产品。由于卤系阻燃剂应用历 史较长，短时间内很难找到在性能、价格及环保安全方面将其完全替代的产品，因此卤系阻 燃剂不会在短时间内退出市场。但是已经引起环保组织和各国政府和人民的高度重视和警 惕。
[0005] 因此，科学进步与环保意识提高，要求人们不仅开发出性能更好的阻燃剂，还对阻 燃剂自身与使用过程中的环保问题提出更为严格的要求，阻燃剂的无卤化、低毒化、复合 化、抑烟化已经成为21世纪阻燃剂整体发展趋势。国内外的阻燃剂开发和应用商一直在调 整阻燃剂的产品结构，减少卤系阻燃剂的使用，并加大了对高效环保的无卤型阻燃剂的开 发研宄。但是，目前能够应用于市场的无卤阻燃剂的品种还很少，亟待开发适合于工业化的 新产品。
[0006] 高效、低毒或无毒、绿色环保型的阻燃剂研宄和应用是开发高性能阻燃高分子材 料的关键环节和最亟待解决的重大科学问题，阻燃技术的发展将成为先进高分子材料进一 步发展的重要支撑。
[0007]
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种聚合型磷、氮膨胀阻燃剂及其制备方法。它含有磷氮 两种阻燃元素，且含量很高，具有阻燃效率高和无卤、低烟、低毒等特点，符合当今人们保护 生态环境的要求，这种阻燃剂在燃烧过程中大大减少了有毒气体和腐蚀性气体的产生，是 一种理想的绿色环保型阻燃剂。
[0009] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 一种聚合型磷、氮膨胀阻燃剂，所述的磷氮膨胀型阻燃剂原料包括：季戊四醇、三氯氧 磷和对苯二甲胺，阻燃剂具有以下结构：
【主权项】
1. 一种聚合型磷、氮膨胀阻燃剂，其特征在于，所述的磷、氮膨胀型阻燃剂原料包括： 季戊四醇、三氯氧磷和对苯二甲胺，阻燃剂具有以下结构：
式中n为1~100的正整数。
2. -种聚合型磷、氮膨胀阻燃剂制备方法，其特征在于，该阻燃剂的制备方法为两个步 骤进行，第一步，将季戊四醇（PER)和三氯氧磷（P0C13)在溶剂中反应生成含磷中间SPDPC; 第二步，将SPDPC与对苯二甲胺在惰性气体导入下反应，产物经过滤、洗涤、干燥处理，得灰 白色粉末状固体； 上述过程用化学反应式表示为：
3. 根据权利要求2所述的一种聚合型磷、氮膨胀阻燃剂制备方法，其特征在于，在第一 步合成含磷中间体SPDPC中，PER和P0C13投料摩尔比为1 :1到1 :10;所用溶剂为氯苯、1， 4_二氧六环、乙腈、氯仿和二氯甲烷中的任意一种或其任意比例的混合物。
4. 根据权利要求2所述的一种聚合型磷、氮膨胀阻燃剂制备方法，其特征在于，在第一 步合成含磷中间体SPDPC中，反应温度控制在60-140°C;反应时间为6-16h。
5. 根据权利要求2所述的一种聚合型磷、氮膨胀阻燃剂制备方法，其特征在于，在第二 步中，所用惰性气体为氮气、或氩气或氦气。
6. 根据权利要求2所述的一种聚合型磷、氮膨胀阻燃剂制备方法，其特征在于，在第二 步中，反应在采用甲苯、乙酸乙醋、二氯甲烷、乙腈、四氢呋喃和氯仿中的任意一种溶剂或其 任意比例的混合物条件下进行。
7. 根据权利要求2所述的一种聚合型磷、氮膨胀阻燃剂制备方法，其特征在于，在第二 步中，反应温度为10~140°C。
8. 根据权利要求2所述的一种聚合型磷、氮膨胀阻燃剂制备方法，其特征在于，在第二 步中，反应时间为4~16h。
9. 根据权利要求1所述的一种聚合型磷、氮膨胀阻燃剂制备方法，其特征在于，在第二 步中，洗涤溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、乙腈、二氯甲烷、氯仿和水中的任意一种或其任意比例 的混合物。
10. 根据权利要求2所述的一种聚合型磷、氮膨胀阻燃剂制备方法，其特征在于，在第 二步中，干燥温度为30-150°C。
【专利摘要】一种聚合型磷、氮膨胀阻燃剂及其制备方法，涉及一种化学合成剂及其制备方法，制备原料包括：季戊四醇、三氯氧磷和对苯二甲胺，制备该阻燃剂的方法分为两个步骤进行，第一步，将季戊四醇(PER)和三氯氧磷(POCl3)在一定条件下反应生成含磷中间体季戊四醇双磷酸酯二膦酰氯(SPDPC)；第二步，将SPDPC与对苯二甲胺(PXDA)在惰性气体导入下搅拌反应一定时间，产物经过滤，洗涤，干燥等处理，所得白色粉末状即为磷氮膨胀型阻燃剂。该化合物具有较高的热稳定性、膨胀性和良好的成炭率，可作为添加型或反应型阻燃剂用于多种聚合物中，以提高聚合物材料的阻燃性能。本发明工艺生产条件简单、产品纯度及产率较高、后处理过程简便，既具有发展潜力。
【IPC分类】C07F9-6574, C08G79-04, C08K5-5399
【公开号】CN104844803
【申请号】CN201510132374
【发明人】梁兵, 王刚, 宁志高, 王长松
【申请人】沈阳化工大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年3月25日