[發明專利]一種三源一體膨脹型阻燃劑的制備方法

無效

• 申請號: 201210107305.3
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN102659959A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 王正洲;孔清鋒
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C08B37/08
• 分類號: C08B37/08;C09K21/14
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種三源一體膨脹型阻燃劑的制備方法。

背景技術

膨脹型阻燃體系（IFR）通常是指以磷、氮、碳元素為主要核心成分的復合阻燃劑，它一般是由三部分組成的：炭化劑（碳源）、炭化催化劑（酸源）和膨脹劑（氣源）。用其阻燃的聚合物受熱時，會在其表面形成一定厚度的多孔炭層，該炭層具有隔熱、隔氧、抑煙及防熔滴的功能，從而起到很好的阻燃作用。目前，膨脹型阻燃劑廣泛應用于塑料、橡膠、纖維、涂料、木材等材料的阻燃。

IFR雖然具有阻燃效率高、價格便宜、毒性較低等優點，也存在與聚合物相容性差、易吸濕滲出等缺陷。例如，常用的膨脹型阻燃劑——低聚合度聚磷酸銨（APP）和季戊四醇（PER）都是水溶性的。因此添加這些膨脹型阻燃聚合物材料在戶外(雨、水)或潮濕的環境中使用時，膨脹型阻燃劑會向聚合物材料表面遷移而滲出，會降低材料的阻燃性能，甚至起不到阻燃或防火保護作用。

為了解決IFR的耐水性差的問題，據中國專利（環保型阻燃劑MP的合成方法，申請號02112971）報道，采用取等摩爾的三聚氰胺和磷酸在過量的水中于92-100℃溫度條件下反應0.5-1.5小時，然后冷卻、過濾，干燥后所得到的MP產品，具有良好的阻燃效果，水溶性低，燃燒時生煙量低、不產生有毒氣體，對環境友好等優點。另據文獻報道（Polymer?Degradation?and?Stability,?2005,?90(3):523-534.），MP在一些聚合物（如聚丙烯）中雖然具有一定的阻燃作用，但阻燃效果不太好，這主要是因為MP只是一種集酸源和氣源于一體的膨脹型阻燃劑，其分子中缺少碳源部分，在一些應用場合仍需要和碳源（如季戊四醇）復配才能獲得較好的阻燃效果。然而采用水溶性季戊四醇與MP復配組成的膨脹型阻燃體系的耐水性并不是很好，仍然存在阻燃劑會向其阻燃的材料表面遷移而滲出。

因此研究集酸源、碳源和氣源于一體，即“三源一體”?水溶性低、與聚合物相容性好的膨脹型阻燃劑具有一定理論意義和應用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種三源一體的高分子型膨脹型阻燃劑的制備方法。

本發明提出的三源一體的高分子型膨脹型阻燃劑的制備方法，具體步驟如下：

將1-10?g殼聚糖與5-80?g磷酸反應，繼續攪拌升溫至60-150?℃，反應時間0.5-3.5?h后，將體系溫度降至50℃，再加入5-84?g三聚氰胺與50-300?g溶劑的混合液，在60-120?℃反應0.5-2?h后，冷卻，過濾，以乙醇洗滌樣品數遍，在90?℃真空條件下干燥6?h以上，得到灰白色的三源一體膨脹型阻燃劑粉末。

本發明中，所述殼聚糖的分子量為2-60萬。

本發明中，所述溶劑為醇類，如甲醇、乙醇，或它們的混合溶劑中任一種。

利用本發明方法制備得到的三源一體的高分子型膨脹型阻燃劑，其分子式如下所示。

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本發明的有益效果在于選用含有大量羥基的殼聚糖作為碳源，同時其分子中的大量氨基還可以充當氣源作用，采用化學反應將膨脹型阻燃劑三源結合到一個大分子上，提高其阻燃效率、耐水性及與聚合物間的相容性；而且制備工藝簡便。

附圖說明

圖1為制備“三源一體”膨脹型阻燃劑所用的反應物（CS）、CS的酯化產物（PCS）以及產物（PCSM）的紅外光譜圖。

具體實施方式

下面通過實施例進一步說明本發明，而不是限制本發明的范圍。

實施例1：

第一步：磷酸與殼聚糖（CS）酯化反應

稱取10?g?CS溶于磷酸76.8?g后不斷攪拌分散均勻的條件下升溫至120?℃，并在此溫度下反應3?h。

第二步：氣源引入

將體系溫度降至50?℃，加入84?g?氣源三聚氰胺與200?g乙醇的混合液，在78?℃下反應1?h。

上述反應結束后，抽濾、以乙醇洗滌產品數遍，置于真空烘箱中90℃下干燥6?h以上，得到淡黃色的三源一體膨脹型阻燃劑粉末149.1?g。

實施例2：

第一步：磷酸與殼聚糖酯化反應

稱取5?g?CS與磷酸38.4g攪拌均勻后升溫至150℃，并保溫反應1.5?h。

第二步：氣源引入

將體系溫度降至50?℃，加入42?g?氣源三聚氰胺與100?g乙醇的混合液，在78?℃下反應0.5?h。