[發(fā)明專利]一種具有超支化結(jié)構(gòu)的磷-硅協(xié)同阻燃劑及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910856015.0
• 申請(qǐng)日: 2019-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN110591106B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顏紅俠;郭留龍;張淵博;白天;王蓮蓮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G83/00
• 分類號(hào): C08G83/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發(fā)明涉及一種具有超支化結(jié)構(gòu)的磷?硅協(xié)同阻燃劑及制備方法，由烷氧基硅烷、磷酸三烷氧基酯和二元醇按照一定的摩爾比反應(yīng)得到一種具有超支化結(jié)構(gòu)的磷?硅協(xié)同阻燃劑。通過調(diào)節(jié)原料配比可以制得端位含有羥基、磷酸酯基、氯丙基、巰丙基以及環(huán)氧基等不同官能團(tuán)的超支化磷?硅協(xié)同阻燃劑。該阻燃劑屬于一種有機(jī)阻燃劑，與高分子材料具有良好的相容性，具有廣泛的應(yīng)用，可用于紙張、布料、纖維、塑料、樹脂等的處理。本發(fā)明方法反應(yīng)過程不使用溶劑和催化劑，符合綠色化學(xué)的發(fā)展要求，且反應(yīng)時(shí)間短。所有參與反應(yīng)的工藝參數(shù)鏈合理并能完成反應(yīng)，達(dá)到本發(fā)明的目的及效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于先進(jìn)高分子材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有超支化結(jié)構(gòu)的磷-硅協(xié)同阻燃劑及制備方法。

背景技術(shù)

磷系阻燃劑具有無毒、抑煙、結(jié)構(gòu)多樣、高效阻燃等優(yōu)點(diǎn)，符合阻燃劑的發(fā)展方向；硅系阻燃劑是阻燃劑中的后起之秀，它的開發(fā)相對(duì)于鹵系阻燃劑及磷系阻燃劑要晚的多，但是它正以優(yōu)異的阻燃性能(低燃速、低釋熱、防滴落)、優(yōu)良的加工性能(高流動(dòng)性)以及優(yōu)秀的力學(xué)性能(尤其是低溫沖擊強(qiáng)度)，特別是對(duì)環(huán)境友好(低煙、低CO生成量)而備受關(guān)注，擁有廣闊的發(fā)展前景。

含單一阻燃元素的阻燃劑，阻燃作用位置單一，難以滿足嚴(yán)苛條件阻燃要求，為了解決這一問題，通過不同阻燃元素之間的協(xié)同效應(yīng)，從而達(dá)到更加優(yōu)異的阻燃效果，并使得阻燃劑的用量減少。因此，協(xié)同阻燃是阻燃領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一。磷-硅協(xié)同阻燃體系阻燃作用主要集中在凝聚相，并兼有磷系阻燃劑氣相自由基阻燃機(jī)理。凝聚相中，含磷化合物或基團(tuán)熱分解產(chǎn)生高黏度的聚磷酸，同時(shí)含硅阻燃劑具有較低的表面能，高溫熔融狀態(tài)下遷移到基材表面，由于架橋作用，協(xié)同聚磷酸形成黏度更大的、含Si-O、Si-C的無機(jī)炭層，阻隔物質(zhì)交換以及熱交換。專利CN 110041562 A涉及一種有機(jī)硅包覆黑磷新型阻燃劑及其制備方法和應(yīng)用，發(fā)明者在非質(zhì)子極性溶劑或極性質(zhì)子溶劑中，以惰性氣體為保護(hù)氣，對(duì)黑磷進(jìn)行有機(jī)硅包覆制備得到一種新型的微米級(jí)或納米級(jí)阻燃劑，該阻燃劑可有效提升材料的阻燃性能。但是，該方法制備所得的阻燃劑是固體納米粉末，難以在材料基體中均勻分散，對(duì)材料的加工過程和阻燃性能都有一定的影響。專利CN 109912799 A涉及一種含磷有機(jī)硅阻燃劑以及該阻燃劑的制備方法，發(fā)明者以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)和亞磷酸為原料，在甲醛溶劑中進(jìn)行曼尼希反應(yīng)制備新型的阻燃劑，并將其用于PET材料的阻燃，取得了較好的阻燃效果。但是，由于反應(yīng)在甲醛溶劑中進(jìn)行且需要鹽酸進(jìn)行催化，對(duì)實(shí)驗(yàn)者有一定的危害，難以滿足綠色化學(xué)的要求。

相較于無機(jī)粉末和普通的網(wǎng)絡(luò)狀高分子，超支化聚合物大量的末端基團(tuán)和高度支化的三維球狀立體結(jié)構(gòu)使其具有黏度低、溶解性好和可修飾官能團(tuán)多等性質(zhì)，并且其合成過程簡(jiǎn)單，因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)并制備一種具有超支化結(jié)構(gòu)的磷-硅協(xié)同阻燃劑。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種具有超支化結(jié)構(gòu)的磷-硅協(xié)同阻燃劑及制備方法，針對(duì)現(xiàn)階段所使用的無機(jī)磷硅阻燃劑和普通網(wǎng)絡(luò)狀的磷硅聚合物阻燃劑制備及其使用過程中存在的缺點(diǎn)。

技術(shù)方案

一種具有超支化結(jié)構(gòu)的磷-硅協(xié)同阻燃劑，其特征在于組份為1～3:1～3:3～6的摩爾比的三官能度的烷氧基硅烷、磷酸三烷氧基酯和二元醇的具有超支化結(jié)構(gòu)的聚合物，其結(jié)構(gòu)式為：

所述三官能度的烷氧基硅烷含有三個(gè)烷氧基團(tuán)，包括但不限于：3-(2,3-環(huán)氧丙基) 丙基三甲氧基硅烷、(3-氯丙基)三甲氧基硅烷、(3-氯丙基)三乙氧基硅烷、3-巰丙基三乙氧基硅烷或3-巰丙基三甲氧基硅烷。

所述的磷酸三烷氧基酯含有三個(gè)烷氧基團(tuán)，包括但不限于：磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯或磷酸三丁酯。

所述的二元醇含有兩個(gè)羥基基團(tuán)，包括但不限于：乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇或1,4-丁二醇。