[發(fā)明專利]含腰果酚基氮磷協(xié)同阻燃劑和制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811031656.4
• 申請(qǐng)日: 2018-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN109232976B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周永紅;宋飛;胡立紅;張猛;賈普友;薄采穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所;南京至正新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C08K5/521
• 分類號(hào): C08K5/521;C08K5/5313;C08L61/06;C08J9/14
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 馮慧

本發(fā)明公開了一種含腰果酚基氮磷協(xié)同阻燃劑和制備方法及應(yīng)用。通過(guò)對(duì)腰果酚改性獲得了一系列腰果酚基氮磷協(xié)同阻燃劑，并用于合成含腰果酚基氮磷協(xié)同阻燃劑的酚醛樹脂，最后與固化劑、發(fā)泡劑、表面活性劑等其他助劑共混均勻，倒入模具中，在一定溫度下固化得到泡沫。所述的含腰果酚基氮磷協(xié)同阻燃劑的酚醛泡沫，較之現(xiàn)有的純酚醛泡沫，不僅阻燃性能及機(jī)械性能更加優(yōu)異，同時(shí)因其中的阻燃劑是使用生物質(zhì)來(lái)源的腰果酚為原料，具有節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的雙重功效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是使用天然可再生的生物質(zhì)腰果酚合成得到腰果酚基氮磷協(xié)同阻燃劑，并用于制備酚醛樹脂及泡沫，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

酚醛樹脂(PF)泡沫由于價(jià)格低廉、耐熱、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐燒蝕、優(yōu)異的阻燃性、燃燒發(fā)煙少等廣泛應(yīng)用于建筑保溫材料、石油化工、交通運(yùn)輸、植物栽培和航天航空等領(lǐng)域，是近年來(lái)發(fā)展最快的泡沫之一。但是PF由于其本身分子結(jié)構(gòu)的原因，存在韌性差和粉碎率高等缺陷，嚴(yán)重的限制了它的更進(jìn)一步的應(yīng)用。因此，需要對(duì)對(duì)PF泡沫進(jìn)行增韌改性來(lái)克服這些缺點(diǎn)。PF泡沫所使用的增韌劑由于柔性連的存在使得酚醛泡沫材料的阻燃性性能下降。因此，讓增韌劑本身獲得阻燃性是十分有必要的一項(xiàng)研究。國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)此做了大量的研究，綜合分類大致可以分為四類：a在添加增韌劑的同時(shí)加入傳統(tǒng)氮、磷阻燃劑；b將納米材料(納米蒙脫土、納米二氧化硅、石墨烯等)與酚醛樹脂物理共混；c加入具有更高阻燃性和耐熱性的物質(zhì)(如聚酰亞胺、玻璃纖維等)改性酚醛樹脂；d合成出含有氮、磷、硅或硼等阻燃元素的反應(yīng)性阻燃增韌劑。

腰果酚是腰果殼油經(jīng)高溫脫羧而獲得的一種天然可再生的生物質(zhì)化學(xué)品。它的分子鏈中既含有苯酚基團(tuán)有具有15個(gè)碳原子組成的不飽和長(zhǎng)鏈。腰果酚的苯酚基團(tuán)賦予其剛性的同時(shí)兼具酚類化合物的化學(xué)性質(zhì)；而不飽和的長(zhǎng)直鏈則賦予其柔韌性的同時(shí)兼具不飽和烯烴的反應(yīng)特性。腰果酚的分子結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)活性基團(tuán)，在一定條件下，可以進(jìn)行不同種類的反應(yīng)。羥基可以進(jìn)行酯化、醚化等反應(yīng)；苯環(huán)上的活潑性氫則可進(jìn)行曼尼希反應(yīng)，得到含氮化合物；長(zhǎng)直鏈上的不飽和鍵可以進(jìn)行傅克反應(yīng)、環(huán)氧化和點(diǎn)擊反應(yīng)等。因此，腰果酚可以用來(lái)開發(fā)制備出多種功能性材料，對(duì)腰果酚的研究具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種含腰果酚基氮磷協(xié)同阻燃劑和制備方法及應(yīng)用，綠色環(huán)保、低成本和綜合性能好，制備方法簡(jiǎn)單，有效地利用了天然可再生的生物質(zhì)腰果酚，拓寬了腰果酚的應(yīng)用，提高其附加值。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案

一種含腰果酚基氮磷協(xié)同阻燃劑，制備方法為：腰果酚在堿性催化劑下，與計(jì)量的胺類化合物和甲醛通過(guò)一鍋煮的方法，反應(yīng)后經(jīng)水洗、分液、減壓蒸餾除去小分子物質(zhì)，得到含氮腰果酚；然后再與含磷化合物、甲醛和有機(jī)溶劑混合均勻，在25～120℃反應(yīng)0.5～24h，得到腰果酚基氮磷協(xié)同阻燃劑。

所用的堿性催化劑為KOH、NaOH、碳酸鈉、甲醇鈉、甲醇鉀或乙醇鈉中的任一種。

所用的胺類化合物為乙二胺、丙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或三聚氰胺中的任一種。

所用的甲醛為液體甲醛、多聚甲醛或三聚甲醛。

所用的含磷化合物為亞磷酸二乙酯、亞磷酸二甲酯、亞磷酸二丙酯、亞磷酸二異丙酯、亞磷酸二丁酯、亞磷酸二苯酯或DOPO中的任一種。

制備所述的含腰果酚基氮磷協(xié)同阻燃劑的方法，腰果酚在堿性催化劑下，與計(jì)量的胺類化合物和甲醛通過(guò)一鍋煮的方法，反應(yīng)后經(jīng)水洗、分液、減壓蒸餾除去小分子物質(zhì)，得到含氮腰果酚；然后再與含磷化合物、甲醛和有機(jī)溶劑混合均勻，在25～120℃反應(yīng)0.5～24h，得到腰果酚基氮磷協(xié)同阻燃劑。

得到含氮腰果酚的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為60-120℃，時(shí)間為2-12h，得到腰果酚基氮磷協(xié)同阻燃劑的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為25-120℃，時(shí)間為0.5-24h。

所述的含腰果酚基氮磷協(xié)同阻燃劑在酚醛樹脂中的應(yīng)用。