[發明專利]一種生物堿磷酸鹽阻燃劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201810796699.5
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN109400957B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 李娟;于國星
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C08K9/10
• 分類號: C08K9/10;C08K5/3462;C08K5/3432
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發明公開一種生物堿磷酸鹽阻燃劑及其制備方法。本發明采用生物堿單體X、磷酸類單體Y通過反應形成生物堿磷酸鹽，然后采用環氧樹脂或聚氨酯對其進行表面包覆改性處理得到，提高其耐水性及其與聚合物的相容性。所述生物堿單體X為胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)、腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)中的一種或多種。磷酸類單體Y為：焦磷酸，過磷酸、多聚磷酸，苯膦酸，植酸。通過生物基化合物堿基為原料，制備了一系列含磷堿基鹽，該含磷堿基鹽能夠作為阻燃添加劑使用，而且阻燃效率較高，為提高生物基阻燃添加劑的阻燃效率提供一種可行的實施方案。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種生物堿磷酸鹽阻燃劑及其制備方法。

背景技術

隨著高分子材料的發展，聚烯烴材料已經廣泛應用于日常生活和工業領域。但由于其本身結構原因，使其具有易燃的特性，這也給人們帶來了潛在的安全隱患。為了降低聚烯烴類材料易燃帶來的安全隱患，必須對其進行阻燃改性。

傳統的阻燃劑有鹵系阻燃劑和無鹵阻燃劑。鹵系阻燃劑阻燃效果好，添加量少，但存在發煙量大，釋放有毒物質較多等缺點。而無鹵阻燃劑能很好的避免鹵素所產生的有毒物質，因此越來越多地受到人們的關注。

其中膨脹型阻燃劑因其在燃燒過程中低煙，低毒，無腐蝕性氣體產生等特點，符合阻燃劑的綠色化的要求，已經成了重點研究的方向之一。膨脹型阻燃劑一般含有酸源、碳源、氣源三種組分，它們在燃燒過程中相互作用產生多孔炭層，起到隔熱隔氧的功效，因而發揮阻燃作用。

此外，隨著技術的發展，人們不但要求阻燃劑本身環保，對其來源及可持續性也有了新的考慮。采用生物原料制備阻燃劑因而受到大量關注。但是大部分生物原料本身存在很多缺陷，無法作為良好的阻燃劑使用，必須對其結構進行設計和改善，賦予其作為阻燃劑使用的性能。很多原料已經被嘗試用于阻燃材料中，如殼聚糖、纖維素、淀粉、環糊精等，這類材料由于其不含磷元素，可以用來做成炭劑，或經改性后作為阻燃劑使用。XiaofengWang(Ind.Eng.Chem.Res.2013(52):3287-3294) 等人通過主客體作用以β-環糊精與聚丙二醇為原料制備了聚輪烷，并將其與聚磷酸銨(APP)、三聚氰胺(MA)復配阻燃聚乳酸(PLA)。結果表明，材料的氧指數(LOI) 值明顯提高，總熱釋放明顯降低，說明材料獲得了良好的阻燃性能。Weizhao Hu(J. Therm.Anal.Calorim.2014(117):27-38)等人用乙基纖維素改性APP阻燃聚丁二酸二丁酯，結果表明改性APP和成炭劑的加入可以明顯提高材料的LOI，降低材料的峰值熱釋放速率。Wang Jingjing(Ind.Eng.Chem.Res.2014(53):1422-1430)等將淀粉與含磷阻燃劑復配添加到PLA中，結果表明，固定含磷阻燃劑的添加量，3％的淀粉可以使PLA復合材料的LOI提高到33.0vol％。Galina Laufer(Acs Appl.Mater. Interfaces,2012(4):670-676)等人通過層層自組裝的方法將殼聚糖和粘土涂覆與聚氨酯表面，結果表明該涂層能大大降低聚氨酯的熱釋放峰值。這些不含磷的生物基材料往往只能與含磷阻燃劑復配使用。除此之外一些含磷的生物基材料也被應用于阻燃例如脫氧核糖核酸(DNA)、核苷酸等。Bosco Francesca(Surf.Coat.Technol. 2015(272):86-95)等人將DNA通過層層自組裝技術涂覆于棉織物表面，結果表明， DNA涂層賦予了棉織物優異的阻燃性能。Wang,Zhijing(J.Anal.At.Pyrolysis, 2016(121):394-402)等人制備了三聚氰胺甲醛樹脂包覆的核苷酸(MFA)，將其與膨脹阻燃劑協同阻燃聚丙烯，結果表明添加17wt％IFR和1wt％MFA可以使聚丙烯復合材料通過UL-94V-0等級測試。這些含磷的生物基阻燃劑雖然顯示了良好的阻燃效果，但由于其熱穩定性較差、阻燃效率低等原因限制了其應用。