[發明專利]膨脹型高分子磷氮無鹵阻燃劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210255849.4
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN102757563A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 陳德東;雷文君;譚飛
• 申請（專利權）人: 成都碩屋科技有限公司
• 主分類號: C08G79/04
• 分類號: C08G79/04;C08J3/24;C08L85/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 敖歡;錢成岑

技術領域

本發明屬于新材料科技領域，特別涉及一種膨脹型有機高分子磷氮無鹵阻燃劑及其制備方法。

背景技術

膨脹型阻燃劑是現代發展最快的一類環保型阻燃劑，它含有酸源（脫水劑），氣源（發泡劑）和炭源（成碳劑）。以磷、氮為主要活性成分，含有這類阻燃劑的塑料受熱時，表面能生成一層均勻的炭質泡沫層，此層隔熱、隔氧、抑煙，并能防止產生滴落，故具有良好的阻燃性能，且符合當今要求阻燃劑少煙、低毒的發展趨勢。因此，磷、氮系膨脹型阻燃劑具有良好的發展前景，近年來更是為人們青睞。

實驗表明，膨脹型阻燃劑必須與高聚物類型相匹配，才能有效地發揮其阻燃功效，這種匹配性包括其熱行為，受熱條件下形成的物質等等。

另外，與傳統的鹵素阻燃劑相比，膨脹型阻燃劑有一個顯著不同的特點，即當其用量低于一定值時，對材料的阻燃基本沒有貢獻，當其用量超過一定值時，材料的阻燃性急劇提高，而對鹵素阻燃劑，材料的阻燃性隨阻燃劑的用量幾乎成線性關系。

目前，人們不僅要求阻燃劑具有適當的阻燃性能，而且要求其抑煙和減少被阻燃材料燃燒時有毒氣體的釋放量，同時又不至于過多惡化材料的各種使用性能，因而許多傳統阻燃劑面臨困境，這樣給膨脹型阻燃劑的發展提供了良好的機遇。

膨脹型阻燃劑（IFR）主要是通過凝聚相阻燃（主要是成炭）發揮作用的。下述阻燃均屬于凝聚相阻燃：

在固相中延緩或阻止材料的熱分解，減少或中斷可燃物的來源。

材料燃燒時表面生成多孔炭層，此層隔熱，隔氧，又可以阻止可燃氣體進入氣相。IFR即主要按此機理阻燃。

填料稀釋被阻燃的可燃材料，且熱容較大，既可蓄熱，又可導熱，因而被阻燃材料不易達到熱分解溫度。

阻燃劑受熱分解吸熱，并釋放出不燃物（如水等），阻止被阻燃材料溫度升高。工業上大量使用的氫氧化鋁和氫氧化鎂均屬于此類阻燃劑。

?傳統的鹵素阻燃劑是氣相阻燃機理，是可燃性氣體釋放出來后，阻燃劑在氣相捕捉自由基，使燃燒不能繼續，因此，不論燃燒與否，在受熱時都釋放出大量的有害氣體，對人和環境造成危害。而固相阻燃機理則是阻止高聚物受熱分解釋放出可燃性氣體，或者對高聚物在受熱時進行脫水成炭，只釋放出水和氮氣，既達到了阻燃的目的，又對人和環境沒有任何危害。

現在磷氮膨脹型無鹵阻燃劑主要有兩種：一種是復配型，把聚磷酸銨或磷酸三聚氰胺，多元醇（如季戊四醇）等混合在一起做阻燃劑，但是添加量比較大，耐水性不好，容易從被阻燃材料中析出；另一種方式就是合成磷氮雜環化合物，分子結構復雜，合成工藝要求高，目前為止，還停留在實驗室階段，沒有工業化生產。

發明內容

本發明的主要目的是針對現有技術中復配型磷氮膨脹型阻燃劑耐水性差，易析出的缺陷；而磷氮雜環化合物分子結構復雜，合成工藝要求高，不易推廣的問題，提供一種高分子量的含氮聚磷酸酯膨脹型無鹵阻燃劑，把酸源，氣源和碳源幾個成分通過化學鍵鍵合在一起，形成高分子量或超高分子量的聚合物，就有效解決了耐水性差，易析出的問題；同時，通過采用通用的（如縮合聚合反應，交聯反應等）高分子合成技術，有效解決了合成磷氮雜環化合物工藝要求高，不易推廣的問題。

為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

1、一種膨脹型高分子磷氮無鹵阻燃劑,?結構式為????????????????????????????????????????????????，

其中的R₁、?R₂、R₃選自亞芳基、亞雜芳基或亞烷基，所述亞芳基、亞雜芳基或亞烷基可任選被羥基或氨基取代。

作為進一步優選，所述的R₁、?R₂基團選自下述取代基：

，，，，，，

所述R₃基團選自下述取代基：

，，，????。

作為進一步優選，?R1及R2及R3中的碳原子數≤10，m=200-800?，n=200-800。此優選范圍的依據是：如果R基團碳原子數太大，碳含量過高，則降低了P,?N,?O的含量，就會降低阻燃劑的阻燃效果，碳原子數最好在10以下，阻燃效果就能達到最佳。m,?n的是磷酸和多元醇聚合反應的聚合度，如果聚合度太小，酯化反應不充分，產品的耐水性和耐熱性就差，聚合度太高不容易達到，反應困難，工藝復雜，m,?n=200-800就是兼顧了產品性能和聚合工藝，比較適合的數值。