[發明專利]具有β晶誘導成核作用的環三磷腈阻燃劑及其合成方法

在審

• 申請號: 201910034795.0
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109776613A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 馮才敏;黃健光;姜佳麗;練翠霞;農彥彥;梁敏儀;張浥琨;鄭小潔
• 申請（專利權）人: 順德職業技術學院
• 主分類號: C07F9/6593
• 分類號: C07F9/6593;C08K5/5399;C08L23/12
• 代理公司: 佛山市科順專利事務所 44250
• 代理人: 梁紅纓

本發明涉及一種具有β晶誘導成核作用的環三磷腈阻燃劑及其合成方法，其特征在于在裝有溶劑的容器中加入六氯環三磷腈，攪拌均勻得到混合液A；將含剛性基團的反應物和縛酸劑混合均勻得到混合液B，將混合液B滴加到混合液A中，在80?120℃下反應6?10小時，分離得到具有β晶誘導成核作用的環三磷腈阻燃劑。其利用環三磷腈雜環的耐熱性，成炭量較高、熱穩定性較好且能誘導聚丙烯產生一定量的β晶，從而改變聚丙烯復合材料的聚集態結構，實現阻燃性能與力學性能共同提高的目的。

技術領域

本發明屬于膨脹型阻燃產品的技術領域，具體地說，本發明涉及一種包含環三磷腈和剛性基團且能誘導聚丙烯形成一定的β晶的具有β晶誘導成核作用的環三磷腈阻燃劑及其合成方法。

背景技術

聚丙烯是最常用的通用塑料之一，它及其復合材料在人們的日常生活中廣泛應用，也給人們的生活帶來了極大的便利。但是，由于聚丙烯屬于易燃塑料，且燃燒時會出現低落現象，促使火焰快速傳播，導致火災的快速擴展，限制了它在有阻燃要求的場合使用，因此，非常有必要對聚丙烯及其復合材料進行阻燃改性。

富含磷-氮的膨脹型阻燃劑（IFR）被譽為最有可能取代含鹵阻燃劑的體系，通常由酸源、炭源和氣源三種組份構成。當三源匹配合理時，它在燃燒時能形成致密而膨脹的炭層，降低煙氣的釋放，并能有效地防止燃燒過程中的熔滴現象，特別適用于聚丙烯類聚合物的阻燃改性。同時，有效地減低有毒有害氣體的釋放，避免造成二次污染和傷害，因此，IFR成為一類應用前景廣闊的環境友好型阻燃劑。

膨脹型阻燃劑一般都是含磷-氮的化合物，它與非極性的高分子材料聚丙烯相容性差，容易導致聚丙烯復合材料力學性能損害明顯，因此，開發具有良好力學性能的聚丙烯阻燃復合材料具有重要的現實意義。

六氯環三磷腈由于六元環的穩定性，使其具有耐酸、耐堿及耐高溫等特性，廣泛應用于軍事、航天、紡織品、塑料制品等領域。同時，磷氯鍵較為活潑，可以通過取代反應，制得一系列的磷腈衍生物，目前，磷腈衍生物設計合成與應用是一個研究熱點。例如，ZL201610719301.9中采用相轉移反應制備了六苯氧基環三磷腈及其制備方法，優化了反應工藝。ZL201610719101.3中采用微波合成，制備了六苯氧基環三磷腈，具有快速簡單等特點。環三磷腈衍生物類阻燃劑常用在環氧樹脂、聚氨酯、不飽和聚酯等樹脂的阻燃改性。這些環三磷腈衍生物阻燃劑應用在聚烯烴上，仍然存在與基體的相容性較差等缺點，添加到聚丙烯中，對復合材料的力學性能有較為明顯的影響。因此，如果能夠提高聚丙烯復合材料的力學性能，將有利于該類阻燃劑在聚丙烯中的應用推廣。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足而提供一種具有β晶誘導成核作用的環三磷腈阻燃劑及其合成方法，利用環三磷腈雜環的耐熱性，其成炭量較高、熱穩定性較好且能誘導聚丙烯產生一定量的β晶，從而改變聚丙烯復合材料的聚集態結構，實現阻燃性能與力學性能共同提高的目的。

為了達到上述目的，本發明的具有β晶誘導成核作用的成炭劑的技術方案是這樣實現的，其特征在于，結構式如下：

式中：X為NH或O；M為環己基、苯基、苯甲酰基。

在本技術方案中，具有β晶誘導成核作用的環三磷腈阻燃劑的合成方法，其特征在于，反應步驟如下：

步驟一

在裝有溶劑的容器中加入六氯環三磷腈，攪拌均勻得到混合液A，在混合液A中溶劑與六氯環三磷腈的摩爾數之比為(200-500)mL:1mol；

步驟二

將含剛性基團的反應物和縛酸劑混合均勻得到混合液B，將混合液B滴加到混合液A中，在80-120℃下反應6-10小時，分離得到具有β晶誘導成核作用的環三磷腈阻燃劑；六氯環三磷腈、含剛性基團的反應物與縛酸劑的摩爾比為1:(6-10) :6-7)。