[發明專利]一種硅-氮阻燃前驅體及其制備方法，一種硅-氮雜化阻燃溶膠及其制備方法

有效

• 申請號: 202010853941.5
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111961075B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 宋遠超;紀學順;封玲瓏;曹駿;劉志鋒;馬偉;高源;楊繼朋
• 申請（專利權）人: 萬華化學集團股份有限公司;萬華化學（寧波）有限公司
• 主分類號: C07F7/18
• 分類號: C07F7/18;C08J9/36;C08L75/08
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• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種硅?氮阻燃前驅體及其制備方法，一種硅?氮雜化阻燃溶膠及其制備方法。所述硅?氮阻燃前驅體是含有氨基的三嗪化合物和含有至少一個可水解基團的γ?縮水甘油醚氧丙基硅烷單體的反應產物。使用該硅?氮阻燃前驅體和異氰酸酯甲基烷氧基硅烷、含有甲基的烷氧基硅烷和/或含有苯基的烷氧基硅烷共水解制備硅?氮雜化阻燃溶膠。所得阻燃溶膠可室溫快速固化，被阻燃處理后的硬質聚合物泡沫中體現出明顯的硅?氮協同阻燃效果，氧指數最高28.8％，具有優異的抑煙效果，煙霧密度等級SDR從33.30降低要14.09，T₅₀最大提高到381℃。

技術領域

本發明涉及有機合成及阻燃領域，具體涉及硅-氮阻燃前驅體和硅-氮雜化阻燃溶膠及其制備方法。

技術背景

當前聚合物阻燃劑的選擇多采用鹵素阻燃劑，例如聚氨酯的常用阻燃劑為氯磷酸酯類，該類阻燃劑不符合當前綠色環保的大趨勢，所以當前人們逐漸傾向于使用新型的無鹵阻燃體系，例如磷氮膨脹體系，綠色環保的硅系阻燃劑等。經前人研究發現有機硅化合物作為添加劑具有阻燃效果，硅系阻燃劑的阻燃機理主要是凝聚相機理，例如CN107663417A所報導的將有機硅樹脂作為阻燃涂層基體，雖然阻燃有一定的阻燃效果，但是自熄時間過程在實際應用中不太理想且使用鉑催化劑成本較高。硅元素與其它元素協同作用往往可以達到一加一大于二的協同效果，例如硅-氮體系等。氮系化合物如三嗪類化合物含氮量高，是一種價格較低無毒無害的阻燃劑，多為可以在燃燒過很中產生不可燃氣體(氮氣，氨氣)的氣相阻燃機理。例如CN1708525A和CN100404575C報導的以添加的方式將三聚氰胺等阻燃劑加入到聚合物基體中，阻燃性能得到改善，但是由于相容性差，當添加量較多時會影響聚合物的力學性能。

利用硅烷偶聯劑對阻燃劑進行表面處理是當前提高其相容性最常規的手段。CN101914220A報導了一種納米三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法，用KH560進行表面包覆得到分散性良好的阻燃劑粉末，提高力學性能；CN104558690A公開了一種有機硅包覆改性次膦/磷酸鹽阻燃劑的方案，通過有機硅的表面包覆，其耐水性、電性能、阻燃效率以及與聚合物基體的相容性得到改善；CN107722450A、CN104531018A等也報導了一些利用磷氮系阻燃劑與硅烷的阻燃物物阻燃聚合物，相容性均得到不同程度的改善。然而以上方案均為利用硅烷將阻燃劑微顆粒進行包覆，很難最大限度的發揮阻燃劑的最大效率，也很難實現硅與其它元素最理想的協同阻燃效果。CN101498100A報道了一種膨脹型的阻燃涂層織物整理阻燃劑，該方法先將聚磷酸銨/三聚氰胺及沸石進行有機硅包覆，然后加入水性聚合物基體進行織物阻燃處理，該方案顯著提高了阻燃劑的耐水性/遷移性和耐光性及耐摩擦性能，但是該阻燃涂層需要在高溫下固化交聯，實施起來耗能嚴重且工藝復雜。

聚合物泡沫是一種質量輕、比強度大的多孔材料，作為絕熱材料具有保溫、隔音、防震、電絕緣、耐候、耐溶劑等特點，應用范圍極為廣泛。但由于泡沫材料的比表面積大，極易燃燒，做好該類材料的阻燃處理，對于保障人民的生命財產安全意義重大。

發明內容

本發明提供一種硅-氮阻燃前驅體及其制備方法，該硅-氮阻燃劑前軀體含氮量高，同時具有烷氧基可水解活性基團，拓寬了傳統氮系阻燃劑引入基體方式，同時可以起到硅-氮兩元素協同阻燃效果。

本發明還提供一種硅-氮雜化阻燃溶膠及其制備方法，將有機硅與氮系化合物雜化制備出綠色環保、高效阻燃且可以快速固化的硅-氮阻燃溶膠，將該阻燃溶膠用于聚合物泡沫表面，聚合物燃燒測試結果顯示出明顯的協同阻燃作用，氧指數最高提高到28.8％，具有優異的抑煙效果，煙霧密度等級SDR從33.30降低要14.09，且熱穩定性(T₅₀)最大提高到381。

為了達到以上技術效果，本發明采用以下技術方案：

一種硅-氮阻燃前驅體的制備方法，包括以下步驟：將含有氨基的三嗪化合物和含有至少一個可水解基團的γ-縮水甘油醚氧丙基硅烷單體反應，得到所述硅-氮阻燃前驅體。