[發明專利]一種氮磷協效木質素膨脹型阻燃劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201910399990.3
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN110183681A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 董煜國;朱曉君;顧曉利;羅振揚;馬曉峰;何明;李本剛;羅艷龍;郭浩全;盧心予;闕晗
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C08H7/00
• 分類號: C08H7/00;C08L63/00;C08L97/00
• 代理公司: 南京思拓知識產權代理事務所(普通合伙) 32288
• 代理人: 苗建

本發明公開了一種氮磷協效木質素膨脹型阻燃劑的制備方法，屬于阻燃劑制備技術領域。本發明將三氯氧磷、1?BOC?哌嗪和縛酸劑加入到溶劑中，在65～85℃條件下反應4～8h，反應完成后，加入羥甲基化木質素，在80～100℃下反應12～18h，經洗滌、烘干后得到所述氮磷協效木質素阻燃劑。本發明的氮磷協效木質素膨脹型阻燃劑，其制備過程簡單易行，所得阻燃劑的熱穩定性好，將其應用于環氧樹脂等高分子材料中表現出良好的阻燃效果。

技術領域

本發明屬于阻燃劑制備技術領域，更具體地說，涉及一種氮磷協效木質素膨脹型阻燃劑及其制備方法。

背景技術

膨脹型阻燃劑(Intumescent Flame Retardant,IFR)是一種環保的綠色阻燃劑，不含鹵素，也不采用氧化銻為協同劑，其體系自身具有協同作用。IFR通常由三部分組成：酸源、氣源和碳源。酸源通常由酸類物質組成，受熱形成的酸鹽起到脫水或者促進碳化的作用，常見的酸源有五氧化二磷、磷酸、磷酸銨、硼酸、硼酸鹽等。氣源即產生惰性氣體，常見的物質為銨類或酰胺類，例如三聚氰胺、雙氰胺、尿素、脲醛樹脂等。碳源，即成炭劑，形成泡沫碳化層，主要是含碳量高的多羥基化合物，常見類型有三嗪衍生物、多元醇類、淀粉、環糊精、酚醛樹脂等。磷-氮膨脹型阻燃劑屬于磷-氮協效阻燃劑，是目前為止運用最多最廣的一類，由于磷-氮之間的協效作用使得此類阻燃劑具有低煙、低毒、低有害氣體的優點，被認為是今后阻燃劑發展的重要方向之一，其阻燃機理可表述為以下幾點：基體受熱產生氮氧化合物、氨氣和水等不燃性氣體帶走大部分熱量，起到降低聚合物表面溫度和稀釋空氣中的氧氣濃度和高聚物燃燒生成的可燃性氣體濃度的作用，并隔絕材料和空氣中的氧氣接觸；另一方面，基體受熱釋放聚磷酸使高聚物脫水碳化，在表面形成炭膜，起到隔熱、抑煙的作用；再一方面，氮氧化合物具有吸收自由基的功能，致使鏈反應終止。但上述阻燃機理仍不完善，對于如何準確協調酸源、氣源和碳源的含量和比例尚處于研究階段。

Yu等[Yu Y,Fu S,Ping’an Song,et al.Functionalized lignin by graftingphosphorus-nitrogen improves the thermal stability and flame retardancy ofpolypropylene[J].Polymer Degradation&Stability,2012,97(4):541-546.]公開了一種應用于聚丙烯中的氮磷接枝木質素阻燃劑，其制備方法為將羥甲基木質素與三氯氧磷和咪唑的反應中間體進行反應即可，所得木質素阻燃劑的熱穩定性和阻燃性得到一定提升。鑒于其效果并不盡如人意，Yu等[Yu Y,Ping’an Song,Jin C,et al.Catalytic Effects ofNickel(Cobalt or Zinc)Acetates on Thermal and Flammability Properties ofPolypropylene-Modified Lignin Composites[J].Industrial&Engineering ChemistryResearch,2012,51(38):12367–12374.]又向體系中加入醋酸鎳(鈷或鋅)，用于增強體系的熱穩定性和阻燃性，但是其缺點是對環境有污染，生成有害燃燒產物。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種氮磷協效木質素膨脹型阻燃劑，其具有優良的熱穩定性和阻燃性能，本發明的另一目的在于提供該阻燃劑的制備方法。

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：

本發明涉及一種氮磷協效木質素膨脹型阻燃劑的制備方法，將三氯氧磷、1-Boc-哌嗪和縛酸劑加入到溶劑中，在65～85℃條件下反應4～8h，反應完成后，加入羥甲基化木質素，在80～100℃下反應12～18h，經洗滌、烘干后得到所述氮磷協效木質素阻燃劑。

所述縛酸劑為三乙胺或咪唑。

所述溶劑為N,N二甲基甲酰胺、乙腈或二甲亞砜。