[發明專利]一種無鹵超支化膨脹型阻燃劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410082795.5
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103881076A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 壽崇琦;尤光星;張宇;矦貴海
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C08G63/91
• 分類號: C08G63/91;C08G63/685;C08G63/78;C08L67/00;C08L27/06;C07D251/64;C07C229/12;C07C227/02
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

技術領域????

本發明涉及阻燃劑技術領域，特別涉及一種無鹵超支化膨脹型阻燃劑，還涉及無鹵超支化膨脹型阻燃劑的制備方法。

背景技術???

隨著我國大量的煤炭資源被不斷勘探出來，必然刺激煤礦的更大量的開采。PVC阻燃輸送帶作為煤礦井下運輸中一種不可替代的輸送工具同樣會隨著煤礦的不斷開采而其需求量不斷增加。然而，在煤礦井下這一特殊的工作環境中，安全防火工作關系到井下工作是否正常運作以及工作人員的生命安全。為此我國相關部門頒布了PVC阻燃輸送帶的要達到一定的阻燃要求。PVC樹脂本身因含有氯元素，具有較高的氧指數，然而在輸送帶生產加工中添加有大量的易燃助劑，大大降低了輸送帶的氧指數，為此在PVC阻燃輸送帶生產過程中必須加入阻燃劑來提高阻燃性能。

在眾多阻燃劑中，無鹵膨脹型阻燃劑具有獨特的N-P體系，不需要鹵素的參與，大大減小了阻燃過程中的煙霧產生，在不含N、P樹脂中應用非常廣泛，是進來科研工作者研究較多的一種阻燃劑。

膨脹型阻燃劑是以碳、氮、磷，為核心成份的一類復合阻燃劑，它在阻燃機理上不需要其他阻燃劑配合協同使用，對多種聚合物具有很好的阻燃效果。用此類阻燃劑處理的聚合物在燃燒或受熱分解時能在表面形成一層均勻的泡沫炭質層，此炭層具有隔熱，隔氧，抑煙，防止由于過熱產生滴漏現象，是一種高效低毒環保型阻燃劑。

膨脹型阻燃劑有三個基本要素，即酸源、炭源和氣源。酸源一般是無機酸或燃燒中能原位生成酸的化合物，如磷酸、硼酸、硫酸和磷酸酯等；炭源是形成泡沫炭化層的基礎，主要是一些含碳量高的多羥基化合物，如淀粉、蔗糖、糊精、季戊四醇、乙二醇、酚醛樹脂等；氣源是含氮類化合物，如尿素、三聚氰胺、聚酰胺等。

傳統膨脹型阻燃劑采取以酸源為主阻燃劑，與炭源，氣源配合使用構成一種混合型的阻燃劑體系，但是這種以小分子組合使用的膨脹型阻燃劑，存在一定其缺點，例如，在高溫條件下容易揮發，熱穩定性較差，對環境影響較大，在阻燃基體中阻燃劑存在分散性不好，混合不均勻，與基體相容性不好，易遷移，耐水性差等。此外大部分用三元、四元醇為基礎，引入磷酸化劑，形成的磷酸酯含磷量低，阻燃效果難以滿足更高的阻燃要求，耐熱性差。為解決上述問題，近些年來，人們開始關注將酸源，氣源和炭源組分結合在一起的“三位一體”單個大分子型膨脹阻燃劑。

超支化聚合物有著較為完整的樹冠結構，空間結構呈現球形，表面帶有大量的活性官能團，其特殊的結構賦予了其特殊的性質，目前超支化聚合物已在涂料、粘合劑、流變助劑及超分子化學、納米科技、生物材料、光電材料、藥物運載等諸多領域都顯現出巨大的應用價值。

發明內容???

為了解決以上現有膨脹型阻燃劑熱穩定性較差，混合不均勻，與基體相容性不好，易遷移，耐水性差等缺點，本發明提供了一種熱穩定性好，與基體相容性好，不易遷移，耐水性好的無鹵超支化膨脹型阻燃劑。

本發明還提供了所述無鹵超支化膨脹型阻燃劑的制備方法。將炭源，氣源合為一體，末端含有大量羥基的超支化型三維立體大分子結構，取代傳統采用的季戊四醇，乙二醇等小分子結構提供單一炭源，再在炭源、氣源一體的超支化分子結構進行磷酸酯化，得到炭源，氮源，氣源三位一體的新型無鹵超支化膨脹型阻燃劑。

本發明是通過以下方式實現的：

一種無鹵超支化膨脹型阻燃劑，結構式如下：

M代表端羥基超支化聚合物，P為磷酸酯基團，m為端羥基超支化聚合物中端羥基的數量，n為發生取代的端羥基的數量，m為3-48的自然數，n為1-48的自然數。

所述的無鹵超支化膨脹型阻燃劑，所述磷酸酯基團為下述結構式中的任意一種：

?????????

所述的無鹵超支化膨脹型阻燃劑，所述的端羥基超支化聚合物中使用的核分子為三羥甲基三聚氰胺或三(2-羥乙基)異氰尿酸酯。

所述的無鹵超支化膨脹型阻燃劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）將等摩爾量的酸酐和二乙醇胺反應得到AB₂型單體；

采用丁二酸酐和二乙醇胺的摩爾比為1:1，反應式如下：

?

?（2）將甲醛與三聚氰胺反應得到羥甲基三聚氰胺；

三聚氰胺與甲醛摩爾比為1:3時，反應式如下：

?

?控制甲醛的量，反應時間以及反應的溫度條件會得到三羥基三聚氰胺，四羥基三聚氰胺，五羥基三聚氰胺，六羥基三聚氰胺等核分子。