[發明專利]一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法

無效

• 申請號: 201210368416.X
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102898679A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 梁兵;曹俊;王長松;寧志高
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: C08K5/55
• 分類號: C08K5/55;C08L63/00
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

本發明涉及一種化學合成劑的制備方法，特別是涉及一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法。

背景技術

火災是威脅人類社會的重大災害之一，會給社會造成重大人員傷亡和財產損失。自上世紀50年代以來，以塑料、橡膠、纖維等合成材料為主的高分子材料及其制品已廣泛應用于電子電器、交通運輸、建材家具、航天航空、室內裝飾和紡織等現代社會的各個領域和人們的日常生活，成為社會發展不可缺少的重要材料。然而，這些高分子材料絕大多數屬于易燃或可燃物質，一旦著火，燃燒速度快，不易熄滅，有些還會產生濃煙和有毒氣體，不但污染環境，還會給社會造成重大人員傷亡和財產損失。近幾十年來世界上發生的火災，相當的一大部分與高分子材料的燃燒有關。據聯合國世界火災統計中心(WFSC)?的不完全統計，進入21世紀以來，全球每年約發生火災700-800萬次，造成7-8萬人死亡，50-80萬人受傷，經濟損失數千億美元。據我國公安部消防局《中國火災統計年鑒》數據統計，2000年至2010年，我國每年發生火災16-20萬起，直接經濟損失數十億元。

阻燃高分子材料具有難于點燃、離火自熄等特點，即使著火，也會減慢火焰的蔓延速度，可以防止小火發展成災難性的大火，使人們獲得更多的時間來撤離或撲滅火災，從而起到降低火災的危害的作用。因此，對高分子材料進行必要的阻燃改性研究已成為關系國計民生的重大研究課題，其中最核心的是關于阻燃劑和阻燃技術的研究。

在高分子材料阻燃體系中，將兩種或兩種以上阻燃元素（鹵素、磷、氮、硅、硼等）協同使用是提高阻燃效率的一種有效途徑。其中一種方式是將兩種或者兩種以上含不同阻燃元素的阻燃劑復配使用，從而達到協同阻燃效果，該方法的協同效應表現明顯，易于測定，在無機阻燃劑和無機-有機復配阻燃劑的開發中應用較多。另一種方式則是在一個阻燃劑分子中同時引進兩種或者兩種以上的阻燃元素，以達到提高阻燃效果的協同效應，該方法主要應用于有機阻燃劑的開發。

????在有機協效阻燃劑研究開發中，由于鹵系阻燃劑的低成本和高阻燃效率，鹵系協效阻燃劑的研究備受關注。但是鹵系阻燃劑燃燒時會產生大量有毒腐蝕性氣體，對環境造成二次污染，因此其使用范圍受到越來越嚴格的控制。在對環保要求越來越高的今天，對環境友好同時具有較高阻燃性能的磷與其他阻燃元素的協同阻燃劑也就順理成章地成為了研究的主要方向。

硼酸鹽能形成玻璃態無機膨脹涂層，促進成炭，阻礙揮發性可燃物的逸出，在高溫下脫水，因而具有吸熱、發泡及稀釋可燃物的作用。將硼、磷元素以最佳協同配比引入同一分子結構中合成有機硼磷阻燃劑可提高硼系阻燃劑的耐水解性，且阻燃性能、消煙性能優于普通復配阻燃劑。研究結果表明：硼與磷可產生協同效應，改善有機硼阻燃劑的耐水解穩定性。國內學者林苗、胡曉蘭、趙雪等根據阻燃劑的協同效應，分別合成了有機硼-磷、硼-氮、硼-氮-硅阻燃劑，在有效地解決了有機硼系阻燃劑水解穩定性差的問題的基礎上，提高了阻燃劑的阻燃性能。為了提高有機硼系阻燃劑的阻燃性能和水洗牢度，應著力研究集酸源、氣源和碳源為一體的“三位一體”有機硼系膨脹型阻燃劑，從而拓寬有機硼系阻燃劑的使用范圍。我國是硼資源豐富國家，硼系阻燃劑性能良好、毒性低、原料易得，因此應該加大硼系阻燃劑的開發力度，這不僅具有理論意義，更具現實意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法。該方法制備的阻燃劑具有較高的膨脹性和高溫成炭率，在用于環氧樹脂的阻燃改性時，較低的添加量即可使材料通過垂直燃燒UL94?V-0等級。該阻燃劑可用于多種聚合物中。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法，所述方法包括以下過程：制備該阻燃劑的方法分為兩個步驟進行，第一步，采用硼酸和乙醇胺反應得到硼酸三乙醇胺酯；第二步，將得到的硼酸三乙醇胺酯溶于有機溶劑，然后與磷酸反應生成硼酸三乙醇胺酯磷酸鹽，經過濾、洗滌、干燥處理，即得白色粉末狀磷氮硼一體膨脹型阻燃劑；

上述過程用化學反應式表示為：

。

所述的一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法，在第一步合成硼酸三乙醇胺酯中，硼酸和乙醇胺投料摩爾比為1:3到1:8。

所述的一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法，在第一步合成硼酸三乙醇胺酯中，所用反應溶劑為苯、甲苯、二甲苯中的任意一種或其任意比例的混合物。

所述的一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法，在第一步合成硼酸三乙醇胺酯中，反應溫度控制在100-200℃。