[發(fā)明專利]一種三源一體超支化結構阻燃劑的制備方法及其應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611065776.7
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106633022B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 宋雪晶
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: C08G63/91
• 分類號: C08G63/91;C08G18/42;C08L67/00;C08L23/12
• 代理公司: 廣州市一新專利商標事務所有限公司 44220
• 代理人: 劉興耿

本發(fā)明公開了一種“三源一體”超支化結構阻燃劑的制備方法，包括如下步驟：步驟一、將端羥基超支化聚酯與磷酸加入到反應器中，加入催化劑磷鎢酸或對甲苯磺酸；步驟二、升溫至80℃，在真空條件下反應4小時；步驟三、用乙醇洗滌，干燥后，溶解于丙酮中；步驟四、加入與磷酸等摩爾比的乙二胺反應30分鐘后，得沉淀物，用乙醇洗三次，干燥后得到淡黃色粉末。采用上述方法獲得的阻燃劑與丙烯酸、PP等混合，可獲得粘度低、力學性能高的聚氨酯、阻燃PP。本發(fā)明還公開了所述“三源一體”超支化結構阻燃劑用作高分子材料的阻燃劑。

技術領域

本發(fā)明屬于阻燃劑制備技術領域，具體的說，是關于一種“三源一體”超支化結構阻燃劑的制備方法及其應用。

背景技術

膨脹阻燃技術是于20世紀90年代中期發(fā)展起來的新型阻燃技術。在膨脹阻燃劑(IFR)阻燃塑料時，塑料表面會形成膨脹炭層，起到隔熱、隔氧、抑煙和防止融滴的作用，并且低煙、低毒、無熔滴、無腐蝕性氣體產(chǎn)生。磷氮類IFR主要以磷、氮、碳為主要成分的復合阻燃劑，主要由三部分組成：(1)酸源，又稱炭化催化劑或脫水劑，通常為無機酸化物或無機酸，具有促進炭化物生成的作用，具體品種有：硼酸、磷酸銨鹽、磷酸酯、磷酸鹽及聚磷酸銨(APP)等；(2)炭源，又稱成炭劑，主要是一些含碳量較高的碳水化合物或多羥基化合物，如聚合物本身(聚氨酯等)、淀粉、木質素、季戊四醇(PER)及雙季戊四醇等；(3)氣源，又稱發(fā)泡源，可釋放出惰性氣體從而使炭層膨脹，主要是含氮類化合物，具體品種有：三聚氰胺、尿素、雙氰胺、APP等。IFR主要通過形成多孔膨脹炭層而在凝聚相起阻燃作用，此炭層是經(jīng)過以下幾步形成的：(1)在較低溫度下生成可作為脫水劑的無機酸和聚酯化多元醇；(2)在稍高的溫度下，發(fā)生酯化反應，同時可能釋放出一些氣體小分子；(3)體系在酯化前或酯化過程中熔融；(4)由氣源產(chǎn)生的不燃氣體和反應產(chǎn)生的水蒸氣使熔融體系進一步膨脹發(fā)泡，與此同時，多元醇磷酸酯進一步脫水炭化，形成無機物及炭殘留物，且體系進一步膨脹發(fā)泡；(5)形成多孔泡沫炭層。

目前“三源一體”膨脹型阻燃劑主要是作為酸源、炭源和氣源的小分子組成，如三氯氧磷(或磷酸)、三聚氰胺和季戊四醇相互反應得到，得到的產(chǎn)物分子量不大，與聚合物相容性不佳，且小分子的存在容易削弱材料的力學性能。

超支化聚合物由于其獨特的分子結構，使得它具有一些獨特的性質。例如①良好的流動性。超支化聚合物高度支化的分子結構與傳統(tǒng)意義上的線形聚合物的無規(guī)線團結構不同，其分子結構較緊密，具有空間三維立體結構，表現(xiàn)為牛頓流體行為，粘度也低于相同分子量的線形聚合物。②可剪裁的化學性質。線形聚合物端基對聚合物性質的影響并不明顯，然而超支化聚合物分子表面具有大量的末端官能團，這些末端基對超支化聚合物的性質有明顯的影響。超支化聚合物末端基的性質影響著超支化聚合物的反應性、粘度、極性、結晶性及玻璃化轉變溫度。端基經(jīng)過改性后，聚合物的性質發(fā)生了改變，擴展了其應用范圍。更重要的是，大量的活性端基可以進行功能化改性，使超支化聚合物具備某些特殊功能。

發(fā)明內容

本發(fā)明的第一個目的在于提供一種“三源一體”超支化結構阻燃劑的制備方法。本發(fā)明利用超支化聚合物大量端基和剪裁的化學性質，將磷酸酯胺鹽團引入超支化聚合物中，得到高氮、高磷含量的阻燃劑。對Boltorn型端羥基超支化聚酯超支化聚合物端羥基基的全改性，得到一種添加型“三源一體”膨脹型阻燃劑；對Boltorn型端羥基超支化聚合物進行部分端基改性，可得到反應型阻燃劑，一部分端基改性為磷酸酯銨鹽基團，另一部分端羥基改為含有雙鍵的基團(或者保留端羥基)，得到反應型“三源一體”膨脹型阻燃劑。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種“三源一體”超支化結構阻燃劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、將端羥基超支化聚酯與磷酸加入到反應器中，加入催化劑磷鎢酸或對甲苯磺酸；

步驟二、升溫至80℃，在真空條件下反應4小時；

步驟三、用乙醇洗滌，干燥后，溶解于丙酮中；