[發明專利]反應型膨脹阻燃劑及其合成方法

在審

• 申請號: 201510328123.2
• 申請日: 2015-06-15
• 公開（公告）號: CN105037426A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 鞠志宇;吳長增;牛亮峰;侯旭峰;李公春;孫婷
• 申請（專利權）人: 許昌學院
• 主分類號: C07F9/6521
• 分類號: C07F9/6521;C08K5/5353
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及阻燃劑，具體涉及一類新型的反應型膨脹阻燃劑及其合成方法。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展與進步，人們生活水平的不斷提高，化學纖維、塑料、橡膠等高分子材料已經被廣泛地應用于生產、生活、國防建設和科研等各個領域，并發揮著越來越重要的作用。但是這些材料也有一個共同的特性，即易燃或可燃，特別容易引起火災事故的發生，這種潛在的可燃性已嚴重影響人們的生命財產安全。隨著環境保護意識的增強，人們不僅要求阻燃劑具有良好的阻燃性能，而且要求能夠抑制煙霧和減少有毒氣體的釋放。同時要求阻燃與材料的相容性能滿足機械加工。因此，反應型膨脹阻燃劑的研究成為阻燃劑領域中最活躍的熱點之一。

反應型膨脹阻燃劑由于其低煙、無毒、高效等特點，被認為是當前無鹵阻燃材料中最活躍的熱點之一。膨脹型阻燃（IFR）體系包括炭源、酸源、氣源。由于三嗪類化合物兼有炭源和氣源的作用，近年來關于三嗪類阻燃劑報道，Li和Hu(Polym.Degrad.Stab.2006,91(6):1380andPolym.Adv.Technol.2008,19:1077)報道含三嗪結構的成炭劑CFA，添加25wt％時，阻燃PP的LOI達到37.0％。Yi(J.Appl.Polym.Sci.2013,127(2):1061)報到新型成炭劑聚(亞乙基對苯二甲酰胺)，添加30wt％時，阻燃PP的LOI達到35％。Yang(Polym.Degrad.Stab.2013,98(7):1397)等利用三聚氰氯等合成出新型成炭劑N-乙基哌嗪共聚物，添加24wt％時，阻燃PP的LOI達到34.1％。Xu(Polym.Degrad.Stab.2013,98(10):2011)等合成了新型成炭劑聚[N-雙(亞乙基)-苯基膦基-N,N-雙(亞乙基)-1,3,5-三嗪-N-苯基膦，當添加25wt％時，阻燃PP的LOI達到34.0％。雖然都表現出了優秀的阻燃性能，但是它們均為添加型阻燃劑，存在與材料相容性和添加型阻燃劑逸出污染環境問題較為嚴重。

基于以上報道，本發明以均三嗪為母核，根據協調阻燃機理，引入阻燃元素磷、氮或硫，提高其阻燃性能；同時引入反應基團，設計成反應型膨脹阻燃劑，改善材料的相容性與機械加工性能，同時克服環境污染問題，是今后阻燃劑的新方向。

發明內容

本發明的目的是提供一類反應型膨脹阻燃劑及其合成方法。

該類反應型膨脹型阻燃劑，分子結構為：

本發明是通過以下技術方案實現的：

(1)將三聚氰氯1.84g（10mmol）和20mL二氯乙烷加入三口瓶中，加熱至回流，然后緩慢滴加等當量的亞磷酸三烷酯和20m二氯乙烷混合物，大約30分鐘滴加完畢，繼續回流1~2h，生成中間體2a-b；

(2)冷卻至室溫，滴加2~2.4當量的2-取代乙醇和堿，控制在45~55℃以下，滴加完后在溫度繼續反應3~5h，生成目標化合物3，即為反應型含P-N阻燃劑。

(3)然后加入水分層，水相為銨鹽，有機相為產物，去除二氯乙烷，得到粘稠黃色的油狀物。

本發明的反應原理如下所示：

本發明提供的阻燃劑集碳源、酸源、氣源于一體，熱穩定性高，成碳性好，在添加量少的情況下具有良好的阻燃效果；本發明合成工藝簡單，所需原材料價格低廉；合成所需溫度低，可減少能耗；合成所需設備簡單，容易操作。

具體實施方式

以下通過具體實施例來進一步本發明做進一步說明。

實施例1

第一步，取1.84g(10mmol)三聚氯氰溶于20mL二氯乙烷中，加熱至回流，然后緩慢滴加等亞磷酸三甲酯1.40g(10mmol)二氯乙烷溶液(20mL)，30分鐘滴加完畢，繼續回流2h，形成無色溶液，即為中間體2a(未分離，直接進行下一步)。

第二步，將上述反應液冷卻至室溫，加入1.22g乙醇胺和三乙胺(20mmol)，滴加完后，升溫至45℃，反應3h，生成大量白色沉淀，停止加熱冷卻至室溫。然后加入水分層，水相為銨鹽，有機相為產物，去除二氯乙烷，得到粘稠黃色的油狀物3a（產率為55.2%）。