[發(fā)明專利]反應(yīng)型光固化無鹵阻燃劑、生物基阻燃材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110224412.3
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN113024601B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁騰;尹鑒;楊卓鴻;吳煌;羅旭彪
• 申請（專利權(quán)）人: 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C07F9/40
• 分類號: C07F9/40;C07D301/00;C07D303/42;C08F283/00;C08F230/08
• 代理公司: 北京商專潤文專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11317
• 代理人: 許春蘭;熊雯

本發(fā)明屬于UV固化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種反應(yīng)型光固化無鹵阻燃劑、生物基阻燃材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明采用環(huán)氧大豆油和蓖麻油酸發(fā)生開環(huán)反應(yīng)制備生物基多元醇，再將二異氰酸酯與丙烯酸羥基酯反應(yīng)制備異氰酸酯半封端中間體，然后將生物基多元醇與異氰酸酯半封端中間體進行反應(yīng)制備生物基聚氨酯丙烯酸酯；通過二乙基磷乙酸與縮水甘油醚氧基硅氧烷和丙烯酸異氰酸酯反應(yīng)制備反應(yīng)型光固化無鹵阻燃劑；將生物基聚氨酯丙烯酸酯與反應(yīng)型光固化無鹵阻燃劑進行復(fù)配制備生物基阻燃材料。本發(fā)明通過引入反應(yīng)型光固化無鹵阻燃劑，降低了生物基聚氨酯丙烯酸酯的易燃性，制備的材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和良好的阻燃性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于UV固化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種反應(yīng)型光固化無鹵阻燃劑、生物基阻燃材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著不可再生的化石資源的消耗，全球變暖問題日益突出和油價的波動，利用綠色、可再生、低成本的生物質(zhì)資源制備UV固化材料成為了行業(yè)的發(fā)展趨勢。天然植物油作為一種生物質(zhì)資源，其產(chǎn)量高、利用率高、生物降解性好、成本相對較低，因而被作為UV固化材料的原料。

植物油中含有的特殊官能團可以通過化學(xué)改性來構(gòu)建UV固化體系，但是由于植物油本身的局限性，目前報道的植物油基UV固化材料制備的固化膜的性能較差，在一定程度上限制了植物油在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

另外，由于傳統(tǒng)的植物油基材料一般都具有高度易燃性，常常需要在植物油基材料中添加阻燃劑以改善材料的易燃性。傳統(tǒng)的阻燃劑一般為添加型的阻燃劑，在與植物油基材料復(fù)配后會影響其力學(xué)性能并且讓材料變得不透明，而含鹵素的阻燃劑則會在燃燒時釋放有毒氣體，對環(huán)境和人類健康造成不良影響。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種反應(yīng)型光固化無鹵阻燃劑，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

其中，R₁為：-CH₃或或

R₂為：或

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了上述的反應(yīng)型光固化無鹵阻燃劑的制備方法，通過二乙基磷乙酸與縮水甘油醚氧基硅氧烷和丙烯酸異氰酸酯反應(yīng)制備得到。

在一些實施方式中，反應(yīng)型光固化無鹵阻燃劑的制備方法為：將二乙基磷乙酸和縮水甘油醚氧基硅氧烷混合，加入催化劑，攪拌均勻，在85～95℃條件下反應(yīng)1～3h，得到中間產(chǎn)物，然后降溫至65～75℃，加入丙烯酸異氰酸酯，反應(yīng)0.5～1.5h，得到反應(yīng)型光固化無鹵阻燃劑。

在一些實施方式中，縮水甘油醚氧基硅氧烷為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基甲基二甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一種；丙烯酸異氰酸酯為丙烯酸異氰基乙酯、甲基丙烯酸異氰基乙酯中的至少一種。

在一些實施方式中，二乙基磷乙酸中的羧基基團和縮水甘油醚氧基硅氧烷中的環(huán)氧基團的摩爾比為1：(1～1.05)；中間產(chǎn)物中的羥基基團和丙烯酸異氰酸酯中的異氰酸酯基團的摩爾比為1：(1～1.05)。

在一些實施方式中，催化劑為1,8-二氮雜二環(huán)十一碳-7-烯，催化劑的用量為總投料重量的0.01％～1％。

根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種生物基阻燃材料，本發(fā)明的生物基阻燃材料為將生物基聚氨酯丙烯酸酯與上述的反應(yīng)型光固化無鹵阻燃劑、光引發(fā)劑按質(zhì)量比為(70-100)：(0.1-30)：(3-5)混合復(fù)配得到。

在一些實施方式中，光引發(fā)劑為2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-嗎啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯中的至少一種。