[發明專利]具有類石墨結構的超分子阻燃劑網絡及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011578418.2
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112812364A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 彭治漢;姬貴晨;郭承鑫;趙勇帥;李穎穎;陳帥;義芝興
• 申請（專利權）人: 上海力道新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C08K5/3492
• 分類號: C08K5/3492;C08L23/06;C08L77/06;C08L67/02;C08L61/06;C08L63/02;C08L67/06;C08L23/16;C08L7/00;C08L77/02;D01F1/07;D01F6/92;D01F6/90;D01F2/00
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

本發明涉及一種具有類石墨結構的超分子阻燃劑網絡及其制備方法和應用，制備方法是將含均三嗪結構的有機胺與氰尿酸在溶劑中反應，反應溫度為30～150℃，得到目標產物；或者，將含均三嗪結構的有機胺與氰尿酸在固相條件下控制溫度在150～350℃反應得到目標產物；本發明的超分子阻燃劑網絡不僅在層內由共價鍵和氫鍵連接，層間也由范德華力緊密控制，具有長程有序結構；由本發明的阻燃劑網絡制備的阻燃高分子材料在燃燒初期，類石墨結構會發生相對滑移，形成緊密的煙氣屏蔽層，同時，高分子材料內部積聚的熱量也可以沿著共價鍵和氫鍵以及層間長程有序結構快速傳遞，有效提高了阻燃高分子材料的灼熱絲起燃溫度，降低了燃燒的煙密度。

技術領域

本發明屬于阻燃劑的制備及應用技術領域，涉及具有類石墨結構的超分子阻燃劑網絡及其制備方法和應用。

背景技術

當前阻燃劑及其應用技術只局限在阻燃劑分子結構設計與合成，以及交聯、成炭和層狀材料等層面的阻燃概念。層狀材料是一種良好的阻燃劑，其突出代表有納米蒙脫土、層狀雙金屬氧化物、二硫化鉬以及膨脹石墨和石墨烯等。這些層狀材料添加劑可以抑制高分子燃燒過程中可燃性氣體的釋放，從而提高了材料的熱穩定性和阻燃性能。不同的層狀材料雖然各有特色，但一般都是通過以下四種方式達到阻燃目的的，分別是阻隔效應、遷移效應、催化成炭效應和自由基捕捉效應。在此方向的研究成果也頗為豐富。例如，文獻(Flame retardancy and charring behavior of polystyrene-organicmontmorillonite nanocomposites[J].Polymers for Advanced Technologies,2013,24(3).)中，合成了一種阻燃功能化蒙脫土，接著又把這種蒙脫土添加到聚苯乙烯基體中以制備阻燃復合材料。研究結果顯示，功能化插層導致聚苯乙烯的熱釋放峰值和總釋熱量顯著降低，但對材料的熱降解影響較小。

但是，層狀材料也存在著明顯的不足，例如，其阻隔效應高度依賴良好的分散，一旦分散不完全，其阻隔效應便大大減弱。其次，層狀材料只能做到單層內結構有序，其層間是混亂的交錯結構，這種結構不利于熱量的快速傳遞和阻隔，從而也在一定程度上削弱了層狀材料的阻燃特性。

發明內容

為了解決現有層狀材料的阻燃技術的不足，如蒙脫土、黏土和膨脹石墨以及石墨烯等的阻燃作用機制是利用納米層的不規則分散發揮阻隔作用，沒有涉及層間有序排列和在一定溫區發生滑移的阻燃技術，這種結構的阻隔效率相對較低，不利于熱量的快速傳遞和阻隔，因此阻燃和抑煙效率不理想。本發明的目的是提供一種具有類石墨結構的超分子阻燃劑網絡及其制備方法和應用。

為了達到上述目的，采用的方案如下：

具有類石墨結構的超分子阻燃劑網絡，所述具有類石墨結構的超分子阻燃劑網絡的層間由范德華力連接，層內由共價鍵和氫鍵連接，超分子阻燃劑網絡具有長程有序結構；

每層平面具有以下化學結構：

層間結構如下：

所述具有類石墨結構的超分子阻燃劑網絡的層數為2～15。

本發明的具有類石墨結構的超分子阻燃劑網絡，不僅在層內由共價鍵和氫鍵連接，層間也由范德華力緊密控制，具有長程有序結構，這種類似石墨的長程有序結構具有良好的導熱性，其層間方向上的熱導率大于等于2.5W/(m·K)且通過電子顯微鏡或者原子力顯微鏡觀察該具有類石墨結構的超分子阻燃劑網絡具有層間滑移特性。

作為優選的技術方案：

如上所述的具有類石墨結構的超分子阻燃劑網絡，所述具有類石墨結構的超分子阻燃劑網絡宏觀表現為白色或淺黃色粉體，無熔點，分解溫度大于400℃。