[發(fā)明專利]一種含三嗪結構的大分子量膨脹型阻燃劑及合成方法

無效

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• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103102483A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設計）人: 徐衛(wèi)兵;朱道吉;周正發(fā);任鳳梅;馬海紅
• 申請（專利權）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: C08G65/40
• 分類號: C08G65/40;C08L71/10
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 奚華保

技術領域

本發(fā)明屬于膨脹型阻燃劑技術領域，具體來講，本發(fā)明涉及一種含三嗪結構的大分子量膨脹型阻燃劑及其合成方法。

背景技術

高分子材料以質輕、耐腐蝕、絕緣好的優(yōu)點被人們廣泛使用，但是高分子材料含有大量碳氫結構，屬于可燃和易燃材料。因此，20世紀80年代以來，為了賦予高分子材料的阻燃性、自熄性或消煙性，大量的阻燃劑被添加到各類高分子材料中。

目前阻燃劑主要包括有機鹵系、有機磷系、無機系、氮磷協效膨脹系等類型。有機鹵系阻燃劑使用廣泛，效果好，但是這類材料燃燒會產生大量腐蝕性的鹵化氫氣體和煙霧，并且會產生大量致癌物，對環(huán)境造成嚴重污染。有機磷系阻燃劑中代表型的磷酸酯阻燃劑存在耐熱性差，易揮發(fā)等缺點。氫氧化鋁和氫氧化鎂等無機系阻燃劑需要大量添加，嚴重損害材料的力學性能。

磷、氮協效的膨脹型阻燃劑可以滿足人們對阻燃劑的環(huán)保高效的要求，磷、氮協效的膨脹型阻燃劑通常由酸源、氣源和炭源組成，燃燒過程材料表面形成致密的炭層，從而阻止材料繼續(xù)燃燒。

中國專利CN1891706A報道了一種磷、氮膨脹型阻燃劑的合成方法，以水為溶劑，合成了雙（2,6,7-三氧基-1-磷雜雙環(huán)[2,2,2]辛烷-1-氧甲基）磷酸酯-4,4’-二氨基二苯基甲烷鹽。中國專利CN101857805A?報道了一種磷、氮膨脹型阻燃劑的合成方法，先合成氧代-4羥甲基-2、6、7-三氧雜-1-磷雜雙環(huán)[2、2、2]辛烷（PEPA），再用濃硝酸將羥基氧化生成有機酸，酰化后與三聚氰胺反應得到產物。這兩種方法合成的磷氮膨脹型阻燃劑都集酸源、氣源和炭源為一體，但是分子量較低，與基體相容性、熱穩(wěn)定性有待進一步提高。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現有技術的不足，提供了一種與基體相容性好、熱穩(wěn)定性高的含三嗪結構的大分子量膨脹型阻燃劑。

本發(fā)明的含三嗪結構的大分子量膨脹型阻燃劑，其分子結構如下：

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其中，n=20-40。

本發(fā)明的大分子量膨脹型阻燃劑的合成方法，包括下述步驟：

（1）三氯氧磷與季戊四醇反應得到氧代-4-羥甲基-2,?6,?7-三氧雜-1-磷雜雙環(huán)[2,?2,?2]辛烷（PEPA）：向季戊四醇的二氧六環(huán)溶液中滴加三氯氧磷，滴加過程控制反應溫度80-85℃；滴加完畢，升溫至100-105℃，于惰性氣氛下反應4-6h，靜置析晶，抽濾，二氧六環(huán)洗滌，真空干燥，得到具有籠狀結構的中間體PEPA；

（2）PEPA與三聚氯氰反應得到三聚氯氰一取代物：將PEPA溶于乙腈并向其中加入縛酸劑三乙胺得PEPA的乙腈溶液，向其中滴加三聚氯氰，控制反應溫度-5-5℃，滴加完畢繼續(xù)反應8-24h，加去離子水沉析，抽濾，去離子水洗滌，真空干燥，得到中間產物三聚氯氰的一取代物；

（3）雙酚A與三聚氯氰一取代物反應生成目標產物：向雙酚A和三聚氯氰一取代物的乙腈混合溶液中加入縛酸劑三乙胺，并于50-65℃攪拌反應2-3h后，繼續(xù)升溫回流反應6-24h，出現爬桿現象后，繼續(xù)反應1h，濃縮回收溶劑，無水乙醇重結晶，真空干燥得到含三嗪結構的大分子量膨脹型阻燃劑。

所述步驟（1）中，三氯氧磷、季戊四醇與二氧六環(huán)的摩爾比優(yōu)選為1?:?1-1.2:?1-2。

所述步驟（1）中，將三氯氧磷在2-4h內緩慢滴加完為佳。

所述步驟（1）中，用二氧六環(huán)洗滌晶體后再以無水乙醇洗滌為佳。

所述步驟（2）中，PEPA與三聚氯氰、三乙胺的摩爾比優(yōu)選為1?:1-1.5:1.4-1.6。

所述步驟（2）中，將三聚氯氰配制成乙腈溶液后滴加，并于1-2h內滴加完為佳。

所述步驟（3）中，雙酚A、三聚氯氰一取代物和三乙胺的摩爾比優(yōu)選為1?:?1-1.5:2.5。

本發(fā)明的含三嗪結構的大分子量膨脹型阻燃劑具有以下優(yōu)點：

?1、本發(fā)明為磷、氮膨脹型阻燃劑，不含鹵素，無毒，使用安全且對環(huán)境友好。

?2、本發(fā)明的磷、氮膨脹型阻燃劑集酸源、氣源、碳源于一體，引入三嗪結構和多苯環(huán)結構，熱穩(wěn)定性高、成碳能力強、添加量少。

?3、本發(fā)明的磷、氮膨脹型阻燃劑分子量大，分子結構上沒有羥基等親水基團，與基體相容性好，避免了阻燃劑的吸濕、析出，最大程度的保持了材料的原有性能。