[發明專利]一種用作阻燃劑的哌嗪硼酸聚合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201710327556.5
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107082886B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 竇偉;王文杰;李昊;張國林;唐曉亮;劉偉生
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: C08G79/08
• 分類號: C08G79/08;C08L77/06;C08L67/02;C08L23/12;C08L85/04;C08K7/14;C08K5/521;C08K5/3492;C08K5/5313;C08K3/32
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

本發明公開了一種用作阻燃劑的哌嗪硼酸聚合物的制備方法，包括以下步驟：將哌嗪、硼酸及溶劑攪拌下混合，升溫至180?300℃，保溫反應后，過濾，洗滌，干燥，得到產物。該聚合物的制備方法具有以下特點：該聚合物制造工藝簡單,具有優異的耐熱性，5％熱分解溫度可以超過350℃；具有優異的成碳效果,具有凝聚態阻燃的性能。

技術領域

本發明涉及阻燃劑的制備方法，屬于防火材料技術領域，尤其涉及一種用作阻燃劑的哌嗪硼酸聚合物的制備方法。

背景技術

硼化合物是一類常用的無鹵阻燃劑，主要包括有五硼酸銨、偏硼酸鈉、氟硼酸銨、偏硼酸鋇和硼酸鋅，其中硼酸鋅是最常用的種類。一般認為含硼化合物阻燃劑具有(1)阻燃增效(2)促進碳層生成(3)防止樹脂融滴(4) 抑煙等作用。作用機理則以生成粘稠狀玻璃態物質覆蓋，起到隔絕燃燒區域的作用，屬于凝聚態阻燃體系。三聚氰胺硼酸鹽也是一類常用的阻燃劑，常與聚磷酸銨配合用在纖維素材料的阻燃，可以作為氣源和成碳劑，兼具抑煙作用。為了增強阻燃效果，有學者也將磷-硼-氮三元素共用，開發出磷酸三聚氰胺硼酸鹽阻燃劑。

巴斯夫公司研究了硼磷酸鹽、硼酸磷酸鹽、金屬磷硼酸鹽作為塑料的新型阻燃添加劑。起初，硼酸鹽主要作為阻燃劑的輔料，起到增強阻燃效果和抑煙的作用，但隨著當前溴素價格上漲和磷酸脂類生產環境問題的日益突出，有必要對于更高阻燃效果的含硼化合物的阻燃劑做進一步的研究。

硼酸鹽體系阻燃劑中，較少見到作為成碳劑使用產品，主要是由含硼化合物的反應活性決定的，很多情況下，硼酸鹽受熱易于分解生成三氧化二硼；而硼酸酯類化合物又大多為液體，限制了該類化合物的應用領域。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種用作阻燃劑的哌嗪硼酸聚合物及其制備方法。

本發明的技術方案如下：

一種用作阻燃劑的哌嗪硼酸聚合物，其結構如下式所示：

該哌嗪硼酸聚合物的制備方法，包括以下步驟：將哌嗪、硼酸及溶劑攪拌下混合，升溫至180-300℃，保溫反應后，過濾，洗滌，干燥，得到產物。

優選的，所述的哌嗪與硼酸質量比為1:3.3-1:4.6；

優選的，所述的哌嗪可以為無水哌嗪，五水哌嗪、六水哌嗪或三點五水哌嗪中的任意一種，優選的，選擇無水哌嗪；硼酸，優選的采用粉末狀硼酸。

優選的，所述的溶劑為高沸點有機物，優選的為單丁基乙二醇、單乙基乙二醇、正丁醇、正戊醇、DMSO、二苯醚、甲苯中的任意一種或多種的混合物，進一步優選的，為二苯醚；

優選的，所述的溶劑與哌嗪的質量比為1:2-1:30，優選的，質量比為 1:8-1:12。

優選的，所述的反應溫度為240-270℃，反應時間為2-12hr，優選的，反應時間為3-8h。

優選的，所述的過濾方式采用抽濾、壓濾或離心分離；洗滌使用的溶劑可以為甲醇、乙醇或水，優選的采用甲醇；干燥方式采用空氣干燥、熱風干燥、真空干燥、雙錐干燥或流化床干燥，優選的采用熱風干燥或流化床干燥。

本發明的有益之處在于：本發明利用硼酸和哌嗪通過高溫溶液制備得到了硼酸哌嗪聚合物，該聚合物具有以下特點：具備優異的耐熱性，5％熱分解溫度可以超過350℃；具有優異的成碳效果；制造工藝簡單。

附圖說明

圖1：實施例1中溫度對反應產物的結構影響圖；

圖2：實施例1中反應溫度對產品耐熱性的影響；

圖3：實施例1中樣品250℃下反應1、2、3、4小時產品的粉末衍射圖；

圖4：實施例2中樣品的紅外光譜圖。