[發明專利]一種腰果酚基無鹵阻燃增韌劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010107598.X
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111205316A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 周永紅;薄采穎;胡立紅;張猛;胡云;楊曉慧;馮國東;尚倩倩;劉承果;任曉麗;潘政
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C07F7/18
• 分類號: C07F7/18;C08G8/28;C08J9/14;C08L61/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

一種腰果酚基無鹵阻燃增韌劑及其制備方法和應用，以林產特色資源腰果酚為原料“一鍋法”合成了一類集P、N、Si阻燃元素于一體的腰果酚基無鹵阻燃增韌劑，并用于合成阻燃腰果酚改性酚醛樹脂，然后與表面活性劑、發泡劑和固化劑等其他助劑共混均勻，倒入模具中，于75~85℃固化成型，制得阻燃腰果酚改性酚醛泡沫。本發明中腰果酚來源廣泛，成本低，并且腰果酚基無鹵阻燃增韌劑制備過程簡單高效，制得的改性酚醛泡沫力學性能和阻燃性能明顯得到提高。

技術領域

本發明屬于阻燃增韌劑技術領域，具體涉及一種腰果酚基無鹵阻燃增韌劑及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，國內外公用建筑發生多起火災，不僅造成嚴重的人員傷亡以及財產的損失，還產生大量的有毒有害濃煙，造成環境污染。發展建筑防火材料引起了政府以及公眾的重視。然而如何在提升阻燃性能的前提下，兼顧節能減排的環保概念，是當前需要考慮的問題。酚醛泡沫作為一種不需要外加阻燃劑就能達到難燃等級本體阻燃保溫材料，具有保溫、耐熱、遇火無滴落、低煙霧等優點而逐漸受到廣泛關注。酚醛泡沫在具有以上獨特的優勢同時也具有源自自身分子結構造成的韌性差、粉碎率高等缺陷，嚴重阻礙了其在各個領域的發展和應用。因此增強酚醛泡沫的韌性迫在眉睫。酚醛泡沫所用的增韌劑因為柔性鏈的存在往往會對酚醛泡沫材料阻燃性產生消極影響，因此有必要對增韌劑進行阻燃改性研究。近年來，許多研究者在增強酚醛泡沫材料韌性的同時，改善或者解決酚醛泡沫阻燃性能下降的問題方面做了大量的研究，在不降低酚醛泡沫阻燃耐熱性能的同時增強其韌性。中國專利CN1082560666A公開了一種氨基三亞甲基磷酸鹽負載氧化石墨烯增強酚醛泡沫材料及其制備方法，該方法所制備的酚醛泡沫材料具有強度較高、阻燃性能好和粉化率低的特點，但是該發明需要制備氧化石墨烯水溶液和氨基三亞甲基膦酸鹽的前驅物溶液，并且需要使用硫酸等強酸，合成工藝十分復雜，對設備要求比較高。中國專利CN105175984B公開了一種增強增韌阻燃酚醛泡沫的制備方法，制備聚乙二醇磷酸硼酸酯阻燃增韌劑，改性后的酚醛泡沫材料阻燃性能較好，但所用原料依賴于石化資源。隨著人們對環境污染、資源危機等問題認識的不斷深入，生物質資源高附加值的特點日益受到重視，尋找可再生生物質資源以替代石油產品日益得到人們的關注。腰果酚作為具有特異結構的可再生原料，對于研究并開發其成為功能性高分子合成的主要原料具有重要的意義。

腰果酚是腰果殼油的主要成分，分子鏈中既含有酚羥基又具有15個長鏈碳原子，使得腰果酚既能表現出苯環的剛性，又能表現出長碳鏈的柔韌性，不僅具有酚類化合物的反應特征，而且還具有不飽和烯烴的化學性質。腰果酚分子結構中有多個活潑的官能團，在一定的條件下，可以與許多無機或有機化合物反應，如：羥基可以進行醚化、酯化等反應；酚羥基鄰對位的活潑氫可以與醛類化合物反應，側鏈的不飽和烴可以進行氧化、環氧化反應。因此，腰果酚可作為石化原料的替代品。近幾年來，研究人員對腰果酚代替苯酚的方式、如何提高腰果酚替代量，以制備酚醛樹脂和泡沫塑料進行了大量的研究，而用氮磷硅協同修飾腰果酚合成阻燃增韌劑在熱固性酚醛樹脂和泡沫塑料領域應用的文獻尚未見報道。

本發明針對酚醛泡沫所用的增韌劑因為柔性鏈的存在對酚醛泡沫材料阻燃性產生消極影響的問題，利用腰果酚特有的結構體系，將氮磷硅阻燃元素協同修飾到腰果酚分子結構上，合成反應型腰果酚基阻燃增韌劑，替代石油基增韌劑，并用來改性酚醛泡沫塑料，從而在酚醛泡沫分子結構中引入柔韌性較好的長碳鏈結構，改善酚醛泡沫塑料韌性差、粉碎率高的問題；同時在腰果酚基化合物中通過化學反應同時引入氮、磷和硅阻燃元素，改善因為柔性鏈引入到酚醛泡沫塑料中而導致泡沫阻燃性能下降的問題。

發明內容

解決的技術問題：本發明提供了一種腰果酚基無鹵阻燃增韌劑及其制備方法和應用，制備過程簡單高效，有效地利用了林產特色資源腰果酚的特殊結構，拓寬了腰果酚的應用領域，提高其附加值。可將用于解決了現有技術中酚醛泡沫塑料強度低、韌性差等缺陷，同時解決了因為腰果酚柔性鏈引入到酚醛泡沫塑料中而導致泡沫阻燃性能下降的問題。