[發明專利]一種無鹵素含酮式氰尿酸結構的膨脹型阻燃劑及合成方法

有效

• 申請號: 201610090007.6
• 申請日: 2016-02-18
• 公開（公告）號: CN105646581B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 戴李宗;邵志恒;李遠源;陳國榮;袁叢輝;許一婷;曾碧榕;羅偉昂
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C07F9/6521
• 分類號: C07F9/6521;C08K5/5353;C08L23/12;C08L67/00;C08L63/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙)35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種膨脹型阻燃化合物，具體是涉及一種無鹵素含酮式氰尿酸結構的膨脹型阻燃劑及合成方法。

背景技術

隨著高分子材料的迅速發展，高分子材料被廣泛運用到各個領域，但是高分子材料屬于易燃、可燃物質，各個領域都存在發生火災的危險，高分子燃燒時極易對人們生命安全造成威脅和對環境的污染。因而對火災的預防越發引起人們的重視，所以對高分子的阻燃與防火十分有意義。

高分子阻燃的阻燃劑可分為鹵素阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、含硅阻燃劑和無機阻燃劑。其阻燃技術主要有微膠囊技術、納米技術、接枝和交聯改性技術、膨脹技術。其中膨脹技術主要包括酸源、氣源和碳源三個組分，膨脹型阻燃劑是根據燃燒過程中阻燃劑的膨脹作用形成多孔膨脹炭層覆蓋在材料表面，與氧氣和熱量形成隔離作用，使火焰熄滅或者減弱火勢。膨脹型阻燃劑具有高效、無鹵、低煙、低毒、無熔滴，添加量較少等優點，但是現有的膨脹型阻燃劑與聚合物相容性差、熱穩定性和耐水性差、易于遷出以及阻燃材料物理機械性能變差等缺點。

異氰尿酸三縮水甘油酯是種結晶狀環氧化合物，含氮量高，三個環氧基很活潑，雜環比較穩定，具有很好的耐熱性、耐候性、耐光性、耐腐蝕性、耐化學藥品，粘結性以及優異的高溫性能和機械性能。亞磷酸二乙酯含磷量高，具有較好的阻燃性能，分子結構上的磷氫活性較大，可用于合成不同的阻燃分子。

中國專利CN101121892A公開了一種由磷酸酯和脲醛樹脂交聯固化而成的膨脹型阻燃劑，該阻燃劑集碳源、酸源、氣源于一體，其成本低廉，阻燃效果好，可廣泛應用于各種聚合物阻燃。但是該阻燃劑制備步驟繁瑣，耗能較大，其分子結構對聚合物機械性能可能有副作用。中國專利CN103012846A公開了一種磷雜菲衍生物阻燃劑，該阻燃劑用異氰尿酸三縮水甘油酯與9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)加成，其含氮量高阻燃效果好，制備工藝簡單，易于產業化。中國專利CN103073727A公開了一種聚磷酸酯膨脹型阻燃劑，該發明先制得二元酚席夫堿然后與亞磷酸二酯類化合物反應，最后與苯基磷酸二酰氯進行聚合而得該阻燃劑。該阻燃劑不含鹵素，無毒環保，熱穩定性高，成炭量高，含磷量高，與基體相容性好，聚合工藝簡單，條件溫和，基本可以解決聚合物加工過程中出現的析出、遷移。

發明內容

本發明的目的在于提供一種簡單制備含磷氮量高的膨脹倍數大的膨脹型阻燃劑，阻燃效率高，且不影響聚合物的機械性能，可用于多種聚合物的阻燃改性的一種無鹵素含酮式氰尿酸結構的膨脹型阻燃劑及合成方法。

所述無鹵素含酮式氰尿酸結構的膨脹型阻燃劑(TGIC-DEPP)的化學結構式如下：

其中，或者

所述無鹵素含酮式氰尿酸結構的膨脹型阻燃劑(TGIC-DEPP)的制備方法，具體步驟如下：

在裝有攪拌裝置、冷凝回流和氮氣保護的容器中依次加入異氰尿酸三縮水甘油酯(TGIC)、溶劑，待溶解后，加入亞磷酸二乙酯(DEPP)，升溫反應后，減壓蒸餾除去大部分溶劑，然后沉淀過濾，通過離心洗滌，得到無鹵素含酮式氰尿酸結構的膨脹型阻燃劑(TGIC-DEPP)，該無鹵素含酮式氰尿酸結構的膨脹型阻燃劑為白色固體粉末產物。

所述亞磷酸二乙酯(DEPP)和異氰尿酸三縮水甘油酯(TGIC)的摩爾比可為(1～5)∶1；所述溶劑可選自N,N-二甲基甲酰胺、二氧六環、二甲苯等中的一種；所述溶劑的用量按質量比可以是各固體原料總質量的5～20倍；所述反應的溫度可為100～150℃，反應的時間可為4～15h；所述沉淀用的溶劑可為二氯甲烷，所述洗滌的溶劑可為二氯甲烷或無水乙醇。

與現有技術相比，本發明具有以下特點：

1)本發明的膨脹型阻燃劑，含磷含氮量高，特別是含酮式氰尿酸和亞磷酸二乙酯的結構的結合，得到一種新型的阻燃劑，協同起到凝聚相和氣相阻燃作用。且該阻燃劑無鹵素，符合環保要求。

2)本發明采用的異氰尿酸三縮水甘油酯與亞磷酸二乙酯反應制備的膨脹型阻燃劑不僅具有較高的磷氮含量，集酸源、碳源、氣源三元為一體，燃燒時擁有較大膨脹倍數。解決現有的多組分膨脹阻燃體系添加量大，添加少量即可達到所需阻燃效果。

3)現有的膨脹阻燃劑制備工藝繁瑣，耗能大，阻燃效率差。本發明合成的膨脹型阻燃劑阻燃性能較高，一步法制備，操作步驟簡單，還能減小聚合物機械性能的損失，且能滿足各種顏色制件，制備方法簡單，易于產業化。

附圖說明

圖1為實施例1膨脹型阻燃劑TGIC-DEPP的¹H NMR核磁譜圖。