[發(fā)明專利]一類磺酸鹽阻燃劑及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210379560.3
• 申請(qǐng)日: 2012-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN102977575A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡志勇;馬文兵;馬忠平;鄒業(yè)成;弓慧茹;梁棟;朱海林;曹端林;范開忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L69/00
• 分類號(hào): C08L69/00;C08K5/42;C07D251/70
• 代理公司: 北京鼎佳達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一類含磺酸鹽阻燃劑的合成技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的含磺酸鹽的阻燃劑中含有三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及該類含磺酸鹽阻燃劑的制備方法。

背景技術(shù)

阻燃劑是添加到更各種材料中，以提高材料防火阻燃性為目的的一類化學(xué)合成物質(zhì)。目前已報(bào)道和商品化的阻燃劑應(yīng)用于各種材料當(dāng)中，雖然都取得了不同程度的阻燃效能，但是在用用過程中存在著許多方面的缺陷，例如鹵系阻燃劑在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的煙和腐蝕性氣體，個(gè)別甚至?xí)a(chǎn)生致癌物質(zhì)二噁英；磷-氮類阻燃劑添加量大，導(dǎo)致材料的力學(xué)性能和機(jī)械性能下降而且易腐蝕模具；有機(jī)硅阻燃劑雖然具有無毒抑煙環(huán)保高效等優(yōu)點(diǎn)，但是這類阻燃劑目前普遍存在的問題是價(jià)格昂貴，技術(shù)還不夠成熟，產(chǎn)品的性能穩(wěn)定性還有待于進(jìn)一步提高。

含磺酸鹽阻燃劑具有高效、無毒、防熔滴、抑煙等特點(diǎn)而被應(yīng)用于各種材料中，它不僅能有效提高材料加工、耐熱性能，改善材料的機(jī)械力學(xué)性能而且阻燃效率高、添加量極少、抗熔滴滴落。目前見諸報(bào)端的商業(yè)化的幾種磺酸鹽阻燃劑(如2，4，5三氯苯磺酸鈉、全氟丁基磺酸鉀、苯磺酰基苯磺酸鉀)，其阻燃效果非常好，如在聚碳酸酯(PC)中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％的全氟丁基磺酸鉀可使材料的LOI值由24％提高的37％，阻燃性能達(dá)到UL-94的V-0級(jí)(3.2mm)且不改變PC的透明性和力學(xué)性能。但是上述幾種磺酸鹽阻燃劑普遍存在著價(jià)格昂貴、合成工藝路線和后處理復(fù)雜等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一類含磺酸鹽阻燃劑及其制備方法。該類阻燃劑無毒、防熔滴、抑煙，阻燃效率高，熱穩(wěn)定性好且成本低廉、工藝路線簡(jiǎn)單，添加到材料中不影響制品的使用性能、色澤等，同時(shí)還可以與氮形成協(xié)同阻燃的效果。

本發(fā)明的目的通過下屬技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

所述的一類含磺酸鹽阻燃劑的結(jié)構(gòu)式如下：

中，R可以為含有磺酸基的脂肪胺、醇以及含有磺酸基的芳香族胺或酚等物質(zhì)。

優(yōu)選的R為氨基乙磺酸鉀；

優(yōu)選的R為對(duì)氨基苯磺酸鉀；

優(yōu)選的R為2，5-二磺酸基苯磺酸鉀；

本發(fā)明所述一種含磺酸鹽阻燃劑的制備方法包括如下步驟：

將三聚氯氰加溶劑溶解，再加入含磺酸基的有機(jī)胺、醇或酚，逐漸升溫至80-100℃，反應(yīng)過程中用KOH水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值，使其維持在7-14，反應(yīng)結(jié)束后，降至室溫，向體系中加入反相沉淀劑，產(chǎn)生大量白色沉淀物質(zhì)，抽濾，將濾餅恒溫干燥，即獲得所述的含磺酸鹽阻燃劑；

所述的三聚氯氰與有機(jī)胺、醇、酚等物質(zhì)的摩爾比為1∶3.0～3.6；

每摩爾三聚氯氰的溶劑用量為500～2000ml；

反相沉淀劑的用量為反應(yīng)終體積的5～10倍。

反應(yīng)過程中通過監(jiān)測(cè)體系的pH值來監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程。

為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述溶劑包括水、丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜中的任意一種；

所述反相沉淀試劑包括乙醇、乙腈、乙酸乙酯、四氫呋喃中的任意一種。

本發(fā)明的反應(yīng)過程為：

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

本發(fā)明所述一類含磺酸鹽阻燃劑可以通過一步親核取代反應(yīng)而完成，省去了不必要的中間過程，既簡(jiǎn)化了工藝，又避免了多步后處理情況的出現(xiàn)；同時(shí)該類磺酸鹽阻燃劑的原料來源豐富，廉價(jià)易得。

本發(fā)明所述的含磺酸鹽阻燃劑在結(jié)構(gòu)上，分子中同時(shí)含有磺酸基和氮，二者可以起到協(xié)同阻燃的作用；

附圖說明：

圖1阻燃劑(I)的ESI(negative)-MS譜圖

圖2阻燃劑(I)的紅外譜圖

圖3阻燃劑(I)的核磁共振氫譜圖

圖4阻燃劑(I)的熱失重圖

圖5阻燃劑(II)的ESI(negative)-MS

圖6阻燃劑(II)的紅外圖譜

圖7阻燃劑(II)的核磁氫譜

圖8阻燃劑(II)的熱失重圖

圖9阻燃劑(III)的ESI(negative)-MS譜圖

圖10阻燃劑(III)的紅外譜圖

圖11阻燃劑(III)的核磁共振氫譜圖

圖12阻燃劑(III)的熱失重圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

制備具有以下結(jié)構(gòu)的含磺酸鹽阻燃劑。