[發(fā)明專(zhuān)利]磷氮復(fù)合型阻燃劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310216546.6
• 申請(qǐng)日: 2013-06-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103319748A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛欣國(guó);劉微;張翔;李風(fēng);盧國(guó)建;蘭彬;劉軍軍;彭波;唐勇;張帆;張秉浩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 公安部四川消防研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C08K5/5313
• 分類(lèi)號(hào): C08K5/5313;C08K5/5398;C08K9/10;C08K3/32;C07F9/6571
• 代理公司: 成都科海專(zhuān)利事務(wù)有限責(zé)任公司 51202
• 代理人: 唐麗蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磷氮阻燃劑及其制備技術(shù)領(lǐng)域。具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及一類(lèi)具有酯基基團(tuán)的磷氮復(fù)合型阻燃劑及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，火災(zāi)事故頻發(fā)，特別是公共場(chǎng)所和人員密集處，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，不僅造成財(cái)產(chǎn)損失，還會(huì)導(dǎo)致重大人員傷亡。因此，火災(zāi)的預(yù)防已引起了人們普遍的關(guān)注。而廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)和軍事等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)的塑料、橡膠、合成纖維三大合成高分子材料及其制品卻因大多數(shù)是易燃、可燃物品，不僅在燃燒時(shí)熱釋放速率大，熱值高，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤灰紫纾袝r(shí)還產(chǎn)生濃煙和有毒氣體，對(duì)環(huán)境造成危害，而對(duì)聚合物進(jìn)行阻燃處理是減少火災(zāi)的重要措施之一（王永強(qiáng)著，阻燃材料及應(yīng)用技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社，2003）。

材料阻燃效果好差與否的關(guān)鍵在于其中含有的阻燃劑。在無(wú)鹵阻燃劑的研究進(jìn)程中，其中無(wú)鹵膨脹型阻燃劑(IFR)由于其特殊的膨脹阻燃機(jī)理，被廣泛應(yīng)用于聚烯烴及涂料的阻燃研究，并且在聚酯等加工溫度要求更高的聚合物體系中也有相關(guān)的研究報(bào)道。膨脹型阻燃劑具有的高阻燃性，賦予了阻燃高分子材料抗熔滴行為，即長(zhǎng)時(shí)間或重復(fù)暴露在火焰中仍具有極好的抵抗性，再加之其無(wú)鹵、無(wú)銻、低毒、低煙、無(wú)腐蝕性氣體等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為阻燃技術(shù)的一次革命。IFR由酸源、炭源和氣源組成，三者通常為三個(gè)不同的化合物（復(fù)合型IFR），也可以是兩者或者是酸源、炭源和氣源共存于一個(gè)分子結(jié)構(gòu)上(單組分IFR)。目前應(yīng)用最為成熟和廣泛的膨脹型阻燃劑當(dāng)屬經(jīng)典膨脹型阻燃劑體系：聚磷酸銨+季戊四醇（+三聚氰胺），然而由聚磷酸銨+季戊四醇（+三聚氰胺）組成的磷氮復(fù)合型阻燃劑還存在很多應(yīng)用缺陷，主要表現(xiàn)為：（1）三個(gè)組份均為大多數(shù)被阻燃材料加工溫度下不能熔融的化合物或者在這些材料熔點(diǎn)附近就開(kāi)始熱分解或者升華，使得阻燃劑自身熔融加工的溫度窗口過(guò)窄，在樹(shù)脂基材中的均勻分散成為難題，導(dǎo)致材料力學(xué)性能大大降低，甚至不能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，失去實(shí)際使用價(jià)值；（2）季戊四醇的熱穩(wěn)定性差，初始熱分解溫度為211℃，在許多聚合物的加工溫度下易分解。針對(duì)上述問(wèn)題，相關(guān)科研人員開(kāi)展了許多研究工作，但是目前為止，還未見(jiàn)有關(guān)于熱穩(wěn)定性好且具有熔融特性的磷氮復(fù)合型阻燃劑的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種新的至少有一個(gè)磷氮化合物組份具有較低熔點(diǎn)，而初始熱分解溫度高的磷氮復(fù)合型阻燃劑。

本發(fā)明的目的之二是提供上述磷氮復(fù)合型阻燃劑的制備方法。

本發(fā)明提供的一種磷氮復(fù)合型阻燃劑，該阻燃劑按重量分?jǐn)?shù)計(jì)是由以下組份共混組成：

（1）含磷二元酸與含氮三元醇反應(yīng)產(chǎn)物或含磷二元酸、含氮三元醇和芳香族二元羧酸反應(yīng)產(chǎn)物20～97%；

（2）阻燃協(xié)效劑3～10%；

（3）聚磷酸銨0～77%，其聚合度≥700。

其中所述的含磷二元酸與含氮三元醇反應(yīng)產(chǎn)物為由下述Ⅰ、Ⅱ表示的結(jié)構(gòu)單元組成的產(chǎn)物，所述的含磷二元酸、含氮三元醇和芳香族二元羧酸反應(yīng)產(chǎn)物為下述Ⅰ、

Ⅱ、Ⅲ表示的結(jié)構(gòu)單元組成的產(chǎn)物：

式中，R₁為C₁～C₁₂的烷基、芳基或芐基；R₂為C₁～C₈的亞烷基或亞芳基；X、Y代表O或S原子，

式中，R₃表示亞芳基，

其中Ⅰ的結(jié)構(gòu)單元數(shù)為[Ⅰ+Ⅲ]結(jié)構(gòu)單元數(shù)的5～100%，優(yōu)選20～100%，Ⅱ的結(jié)構(gòu)單元數(shù)∶[Ⅰ+Ⅲ]的結(jié)構(gòu)單元數(shù)為0.67～2，且Ⅱ表示的結(jié)構(gòu)單元優(yōu)選其中的（A）、（B）、（C）結(jié)構(gòu)，各結(jié)構(gòu)單元形成的鏈段是按羧基和羥基官能團(tuán)任意連接組合，且該含磷二元酸與含氮三元醇反應(yīng)產(chǎn)物或含磷二元酸、含氮三元醇和芳香族二元羧酸反應(yīng)產(chǎn)物的初始熱分解溫度≥245℃（以TGA分析中氮?dú)鈿夥障聼崾е?wt%時(shí)的分解溫度，T_5%，定義為樣品的初始熱分解溫度），熔點(diǎn)≤185℃。

以上阻燃劑中所述的含磷二元酸與含氮三元醇反應(yīng)產(chǎn)物或含磷二元酸、含氮三元醇和芳香族二元羧酸反應(yīng)產(chǎn)物優(yōu)選20～77%，聚磷酸銨優(yōu)選20～77%。

以上阻燃劑中所述的含磷二元酸與含氮三元醇反應(yīng)產(chǎn)物或含磷二元酸、含氮三元醇和芳香族二元羧酸反應(yīng)產(chǎn)物更優(yōu)選20～57%，聚磷酸銨更優(yōu)選40～77%。

以上阻燃劑中所述的阻燃協(xié)效劑為納米蒙脫土、碳納米管、聚倍半硅氧烷、分子篩、有機(jī)硅聚合物、硅膠、氧化鋅、海泡石、高嶺土或滑石中的任一種。