[發明專利]高成炭無鹵復合膨脹阻燃劑以及阻燃型聚苯乙烯樹脂

有效

• 申請號: 202210022835.1
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114350025B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 王咸廷;顧廣新;肖淏豐;翁梟迪;陸俊逸;徐杰;薛國明
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C08K5/5399
• 分類號: C08K5/5399;C08K5/053;C08L25/06;C08L5/08;C08L97/00;C08K3/04;C08K9/00
• 代理公司: 合肥兆信知識產權代理事務所(普通合伙) 34161
• 代理人: 汪洋

本發明提供了一種高成炭無鹵復合膨脹阻燃劑以及阻燃型聚苯乙烯樹脂，屬于阻燃劑領域。本發明因為同時采用了磷氮阻燃劑以及成炭劑，所以，本發明提供的阻燃劑兼具酸源、氣源和炭源，阻燃協同效應及耐熱性好，將其應用于聚苯乙烯，可以大幅度提升聚苯乙烯的成炭性，降低聚苯乙烯發煙量，制備過程簡單，易于實現工業化生產，綠色環保。

技術領域

本發明涉及阻燃劑領域，具體涉及一種高成炭無鹵復合膨脹阻燃劑以及阻燃型聚苯乙烯樹脂。

背景技術

聚苯乙烯泡沫材料等大部分有機保溫板都是高分子材料，其結構由C、H、O等元素組成，具有極易燃燒的特性，所以在廣泛應用的同時也存在極大的安全隱患。未經阻燃的聚苯乙烯泡沫極限氧指數只有18％，燃燒過程中會產生大量的有毒氣體和濃煙，并伴有熔融滴落的現象。但是隨著聚苯乙烯泡沫材料的大規模應用，其易燃燒的特性也逐漸暴露出來。

在此之前，我國工業上建筑保溫聚苯乙烯泡沫材料最常用的阻燃劑是溴系阻燃劑六溴環十二烷(HBCD)，鮮有無鹵類和膨脹類阻燃劑，該阻燃劑盡管具有與材料相容性好、添加量小、性價比高、對材料的性能影響小等優點，但是，燃燒時會產生“二噁英”等大量的有毒氣體，對人類自身及其環境產生危害，HBCD被《斯德哥爾摩公約》列為持久性有機污染物(POPs)，而我國建筑保溫材料XPS和EPS最常用的阻燃劑六溴環十二烷(HBCD)豁免期將于2021年12月25日終止。因此，開發并使用新型的不含鹵素的阻燃劑迫在眉睫，阻燃劑未來的發展方向必然是無鹵阻燃劑。

現有技術中，中國發明專利CN?109796315?A，提供了一種高熱穩定性阻燃劑甲基八溴醚的制備方法，通過四溴雙酚A與3-鹵代甲基丙烯制備中間產物甲基四溴醚，然后加入高效催化劑提高溴化加成反應的轉化率減少副產物產生，最后在產品中加入特定的酸酐化合物提高了阻燃劑甲基八溴醚的熱穩定性。該阻燃劑能更好的應用于聚丙烯塑料和纖維，聚苯乙烯泡沫塑料、不飽和聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯、合成橡膠等的阻燃。但該阻燃劑是溴系小分子阻燃劑，分子結構中含大量溴元素，燃燒過程產生大量濃煙和刺鼻性氣味。

中國發明專利CN?106588986?A，提供了一種高安全性鋰離子電池隔膜阻燃劑及其制備方法及應用，該專利盡管提供了一種磷氮阻燃劑PON的制備方法，并將制備的磷氮阻燃劑PON應用于鋰離子電池隔膜，但僅僅只是磷氮阻燃劑PON應用于聚苯乙烯，并不能起到較好的阻燃效果，形成的阻燃聚苯乙烯依舊發煙量大、燃燒后不成炭等問題。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種兼具酸源、氣源和炭源，阻燃協同效應及耐熱性好的高成炭無鹵復合膨脹阻燃劑以及可以大幅度提升聚苯乙烯的成炭性，降低聚苯乙烯發煙量，制備過程簡單，易于實現工業化生產，綠色環保的阻燃型聚苯乙烯樹脂。

本發明提供了一種高成炭無鹵復合膨脹阻燃劑，具有這樣的特征，包括：按重量份計的1-20份磷氮阻燃劑以及1-20份成炭劑，

其中，磷氮阻燃劑的結構式如下：

在本發明提供的高成炭無鹵復合膨脹阻燃劑中，還可以具有這樣的特征：其中，成炭劑為季戊四醇、木質素、殼聚糖、石墨烯或可膨脹石墨中的任意一種或多種。

在本發明提供的高成炭無鹵復合膨脹阻燃劑中，還可以具有這樣的特征：其中，磷氮阻燃劑與成炭劑的質量比為1：(1-2)。

在本發明提供的高成炭無鹵復合膨脹阻燃劑中，還可以具有這樣的特征：其中，磷氮阻燃劑的制備方法包括如下步驟：將哌嗪、氯磷酸二苯酯在縛酸劑以及溶劑的存在下發生化學反應即得。

在本發明提供的高成炭無鹵復合膨脹阻燃劑中，還可以具有這樣的特征：其中，縛酸劑為三乙胺、氫氧化鈉、碳酸氫鈉、氫化鈉中的任意一種或多種。

在本發明提供的高成炭無鹵復合膨脹阻燃劑中，還可以具有這樣的特征：其中，哌嗪與縛酸劑的摩爾比為(0.8～1.2):(1.6～2.4)。