[發明專利]磷腈阻燃劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110588663.X
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113234103B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 趙斌;劉云;王俊勝;寧凱
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: C07F9/6593
• 分類號: C07F9/6593;C08G79/025;C08K5/5399;C08L63/00;C08L85/02
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 付麗麗

本發明公開了磷腈阻燃劑及其制備方法和應用，屬于阻燃劑技術領域。將原料I或原料II和六氯環三磷腈溶于有機溶劑中，在縛酸劑的作用下反應，所述原料I為2?氨基噻唑，所述原料II為4,4’?二羥基聯苯、4,4’?二羥基二苯甲酮、4,4’?(1,4?苯二氧基)二酚、4,4’?二羥基二苯醚基甲酮中的任一種。結構式I是由原料I制備的阻燃劑，其用于環氧樹脂具有高效的阻燃抑煙功效。結構式II是由原料II制備的阻燃劑，其用于環氧樹脂，不但具有高效的阻燃抑煙功效，而且有效提高環氧樹脂力學性能，特別是可以將環氧樹脂沖擊強度提高2倍以上。

技術領域：

本發明屬于阻燃劑及其制備和應用技術領域，具體涉及兩種磷腈阻燃劑及其制備方法和應用。

背景技術：

阻燃劑，是指賦予易燃聚合物難燃性的功能性助劑，主要是針對高分子材料的阻燃改性設計的。近年來，為避免含鹵阻燃劑難以消除的環境毒性積累及二噁英等有害氣體的產生，發展無鹵阻燃環氧樹脂體系成為阻燃材料領域重要的方向之一。其中，有機磷系阻燃劑是重要的無鹵阻燃劑體系，擁有豐富的種類。例如磷酸酯類、聚磷酸銨、9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)。但這些阻燃劑普遍難以同時滿足高效阻燃及抑煙的要求，而且會破壞基材力學性能。環三磷腈類阻燃劑通常具有優異的熱穩定性，但現有環三磷腈類阻燃劑制備工藝復雜，同時阻燃效率和抑煙效率不高，為了提高阻燃效果而大量使用時也會破壞基材力學性能。

發明內容：

本發明的目的在于提供兩種磷腈阻燃劑及其制備方法和應用，解決了目前阻燃劑的阻燃效率、抑煙效率不高，大量添加導致基材力學性能降低的問題。

為了實現上述目的，本發明涉及的磷腈阻燃劑，具有以下結構式：

其中，R結構為：

中的任一種。

所述磷腈阻燃劑制備方法為：將原料I或原料II和六氯環三磷腈溶于有機溶劑中，在縛酸劑的作用下反應，所述原料I為2-氨基噻唑，所述原料II為4,4’-二羥基聯苯、4,4’-二羥基二苯甲酮、4,4’-(1,4-苯二氧基)二酚、4,4’-二羥基二苯醚基甲酮中的任一種。

具體地，所述有機溶劑包括但不限于四氫呋喃、乙腈、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺中的任一種。所述縛酸劑包括但不限于三乙胺、碳酸鉀、吡啶中的任一種。

具體地，所述結構式I(六氨基噻唑環三磷腈)具有互變異構的結構式：

本發明所述結構式I(六氨基噻唑環三磷腈)的制備方法為：

將溶有2-氨基噻唑的有機溶劑和縛酸劑添加到配有機械攪拌器，回流冷凝器和溫度計的三口燒瓶中，攪拌均勻，緩慢滴加溶有六氯環三磷腈的有機溶劑，然后將混合物加熱至回流溫度并攪拌至反應完全。

具體地，上述制備方法中，所述2-胺基噻唑：縛酸劑：六氯環三磷腈的摩爾比為(6-6.2)：(6.2-7)：1。

本發明所述結構式II(含芳醚/酮基的環交聯型聚磷腈)的制備方法為：

將原料II和縛酸劑溶于有機溶劑中，在超聲或攪拌作用下，加入含有六氯環三磷腈的有機溶劑，在一定溫度下交聯聚合沉淀反應制備。

具體地，上述制備方法中，所述超聲波功率為50～300W，反應溫度為20～80℃。

所述磷腈阻燃劑作為阻燃劑應用于環氧樹脂、聚烯烴、聚酰胺、聚碳酸酯等聚合物材料。所述阻燃環氧樹脂應用時用于澆注體、纖維增強復合材料、黏結劑、涂料和電子封裝材料；所述阻燃聚烯烴、聚酰胺、阻燃聚碳酸酯應用于電線電纜、電子電氣、結構材料等領域。

本發明所述磷腈阻燃劑相對于現有技術具有如下有益效果：