[發明專利]一種含離子液體的納米磷腈微球及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910447364.7
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN110204731B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 郭璞曦;趙文彬;何志才;楊旭宇;蔚知行;路童舒
• 申請（專利權）人: 臺州學院
• 主分類號: C08G79/025
• 分類號: C08G79/025;C08L23/06;C08L23/12;C08L85/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種含離子液體的納米磷腈微球及其制備方法，具體制備方法包括：將六氯環三磷腈溶于溶劑中，加入N?烷基咪唑，在反應溫度為30～40℃、超聲功率為140～160W條件下超聲反應0.5～1.5h；繼續加入交聯劑和縛酸劑，在反應溫度為0～5℃、超聲功率為240～260W條件下繼續超聲反應2～5h，經過后處理得到含離子液體的納米磷腈微球。本發明方法不僅提高了產物的產率，還極大的簡化了制備工藝，制得的納米磷腈微球對聚烯烴材料具有良好的阻燃作用，加入10％的納米磷腈微球可將PE和PP的LOI分別提高到28.7％和28.2％。

技術領域

本發明涉及有機合成領域，具體涉及一種含離子液體的納米磷腈微球及其制備方法和作為聚烯烴阻燃劑的應用。

背景技術

隨著社會環保意識的不斷增強，鹵系阻燃劑由于燃燒時生成大量的煙和具有腐蝕性有毒氣體，其應用范圍越來越受到限制，無鹵系阻燃劑已經逐漸成為阻燃劑發展的主流。與鹵系阻燃劑相比，無鹵系阻燃劑低毒、符合環保要求，但也存在成本高、單獨使用效果不佳、用量大等缺點，因此，開發新型的無鹵系阻燃劑符合社會發展的需要。

在無鹵系阻燃劑中，磷氮類阻燃劑阻燃效果佳且無污染，是阻燃劑發展的主要方向。磷腈化合物是以P、N為基本骨架交替排列的無機-有機化合物，這種結構就賦予它優異的熱穩定性和阻燃性。磷腈化合物中研究較多的是六氯環三磷腈(HCCP)，以HCCP為原料可以合成一系列性能優異的磷氮類阻燃劑，如：以HCCP、苯酚為原料可合成六苯氧基環三磷腈阻燃劑(楊明山等.中國塑料,2009)，用三乙胺催化環氧丙醇與HCCP反應可合成六縮水甘油基環三磷腈阻燃劑(Gouri M El,et al.Polym.Degrad.Stab.,2009)。

上述研究表明：對HCCP改性可進一步提高其阻燃性，解決HCCP阻燃效率低的問題，如專利申請文獻CN104558046A公開了一種基于六氯環三磷腈的超支化離子液體及其作為阻燃劑的應用，其利用兩步法合成，具體步驟為：先利用HCCP與三烷基叔胺、三烷基磷、N-烷基咪唑反應實現離子化；再利用含有不同陰離子的鹽進行離子交換得到不同陰離子的超支化離子液體阻燃劑，實現HCCP與離子液體的協同阻燃。

但是，上述采用兩步法制備超支化離子液體阻燃劑的過程繁瑣，其反應不易進行，還需要加催化劑催化，且兩步法的綜合產率較低，不利于實際的生產應用。

發明內容

本發明目的在于提供了一種利用超聲一步法制得的含離子液體的納米磷腈微球及其制備方法，不僅提高了產物的產率，還極大的簡化了制備過程，制得的納米磷腈微球阻燃效率較高。

本發明的另一目的還在于提供了上述含離子液體的納米磷腈微球作為聚烯烴材料阻燃劑的應用。

為了實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種含離子液體的納米磷腈微球，其結構如下式(I)所示：

式(I)中，R的通式為A⁺Cl^－，A⁺為N-烷基咪唑陽離子。

由于六氯環三磷腈(HCCP)具有較好的熱穩定性和阻燃性，能降低聚合物燃燒時的熱釋放并促進高抗氧化裂解炭層的生成，具有明顯的抑煙效應。為進一步發揮HCCP的阻燃作用，本發明利用HCCP與N-烷基咪唑反應實現部分離子化，再交聯得到具有較好阻燃性能的含離子液體的納米磷腈微球，該納米磷腈微球具有較高的穩定性和結構可控性，實現了六氯環三磷腈與離子液體的有效復合，并產生協同效應，對聚烯烴材料有較好阻燃效果。

作為優選，所述的A⁺為下式(a)或式(b)所示：

式(b)中，R₁為甲基；式(a)中，R₂為甲基、乙基或丁基。這是由于優選的N-烷基咪唑陽離子在制備過程中的原料易得，產率更高。