[發(fā)明專利]一種具有微膠囊核殼結(jié)構(gòu)的環(huán)三磷腈類阻燃劑及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210239715.7
• 申請日: 2022-03-12
• 公開（公告）號: CN114773681B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛明軍;趙聰;王寶忠;楊友偉
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: C08K9/10
• 分類號: C08K9/10;C08K5/5399;B01J13/18;C08L67/04
• 代理公司: 鄭州明華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41162
• 代理人: 葉朝輝

本發(fā)明屬于阻燃劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有微膠囊核殼結(jié)構(gòu)的環(huán)三磷腈類阻燃劑及制備方法。該阻燃劑包括阻燃芯材和包裹于阻燃芯材外的囊材，所述阻燃芯材為六（4?醛基苯氧基）環(huán)三磷腈，所述囊材為三聚氰胺脲醛樹脂。本發(fā)明利用原位聚合反應(yīng)對改性后的環(huán)三磷腈類阻燃劑進(jìn)行微膠囊包覆，制備得到的阻燃劑不僅具有較高含量的氮元素、磷元素，而且與聚乳酸基體有良好的相容性，復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性好，力學(xué)性能優(yōu)良且阻燃效果好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于阻燃劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有微膠囊核殼結(jié)構(gòu)的環(huán)三磷腈類阻燃劑及制備方法。

背景技術(shù)

高分子材料由于易加工、性能良好、價(jià)格低廉而被廣泛應(yīng)用于交通、建筑、電子電器以及航空航天等領(lǐng)域，在一定程度上代替了傳統(tǒng)材料如金屬等木材，成為現(xiàn)代社會(huì)中不可缺少的材料。但絕大多數(shù)高分子材料具有易燃性，且燃燒行為差，在燃燒時(shí)產(chǎn)生大量熔滴，還會(huì)生成有毒煙霧,給人類生命財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大威脅。

目前常在高分子材料中添加阻燃劑對其進(jìn)行阻燃改性，從而提升其阻燃性能。按照阻燃劑在高分子基體中的存在形態(tài)及使用方法，可分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑兩大類，其中添加型阻燃劑由于其操作簡單、可選擇范圍廣等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。按照阻燃劑的結(jié)構(gòu)可分為鹵系阻燃劑和無鹵阻燃劑兩大類，其中大多數(shù)鹵系阻燃劑雖然高效，但熱分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量腐蝕性氣體和有毒煙霧，對人體健康造成影響，近年來已被國內(nèi)外禁用或限制使用。無鹵阻燃劑包括金屬氫氧化物系列、磷系、氮系、有機(jī)硅系、硼系等等，近年來多種元素協(xié)效阻燃的膨脹型阻燃劑（IFR）受到了廣泛關(guān)注，IFR通常包括酸源、炭源和氣源三組分，炭源通常為多羥基的化合物，酸源在受熱時(shí)會(huì)分解出磷酸鹽，磷酸能很好的促進(jìn)成炭，氣源為受熱時(shí)可以釋放不可燃?xì)怏w的物質(zhì)，氣體使炭層充分膨脹，起到良好的隔絕熱量和氧氣的作用。環(huán)三磷腈類物質(zhì)是一種新型的有機(jī)磷系阻燃劑骨架材料，因穩(wěn)定的磷氮六元環(huán)共軛結(jié)構(gòu)而使熱穩(wěn)定性能良好，同時(shí)，N、P元素在阻燃中存在著協(xié)同作用，但在應(yīng)用中存在一些問題，由于其分子量小，與基體的相容性差，導(dǎo)致復(fù)合材料的力學(xué)性能有著明顯下降，限制了其更廣闊的應(yīng)用。

經(jīng)過多年的實(shí)驗(yàn)與探索，微膠囊技術(shù)可以有效解決上述阻燃劑存在的缺陷。微膠囊技術(shù)是指利用天然或合成高分子材料包覆固體、液體或氣體，形成直徑在1-1000μm?的核殼結(jié)構(gòu)或者皮芯結(jié)構(gòu)，具有單核、多核、單壁、多壁等多種形式。微膠囊化的阻燃劑一方面在燃燒時(shí)殼結(jié)構(gòu)率先破壞釋放出阻燃劑，核殼之間可能存在阻燃協(xié)效作用，從而達(dá)到阻燃效果；另一方面，微膠囊阻燃劑的殼結(jié)構(gòu)具有保護(hù)芯材不受外界因素影響和改善阻燃劑與基體間相容性的作用，從而更好的發(fā)揮阻燃劑的阻燃作用，同時(shí)改善阻燃劑對基體力學(xué)性能的影響。然而微膠囊類阻燃劑用于聚合物的阻燃仍存在一些問題：殼材在阻燃劑核材表面形成的包覆層是否均勻、平整和致密會(huì)影響阻燃過程中核材阻燃劑的釋放，進(jìn)而影響阻燃效果。

發(fā)明內(nèi)容

針對目前所用阻燃劑存在的缺陷和問題，本發(fā)明提供一種具有微膠囊核殼結(jié)構(gòu)的環(huán)三磷腈類阻燃劑及制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的方案是：一種具有微膠囊核殼結(jié)構(gòu)的環(huán)三磷腈類阻燃劑，包括阻燃核材和包裹于阻燃核材外的殼材，所述阻燃核材為六（4-醛基苯氧基）環(huán)三磷腈，所述殼材為三聚氰胺脲醛樹脂。

上述的具有微膠囊核殼結(jié)構(gòu)的環(huán)三磷腈類阻燃劑，所述六（4-醛基苯氧基）環(huán)三磷腈的粒徑小于10微米。

一種具有微膠囊核殼結(jié)構(gòu)的環(huán)三磷腈阻燃劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、制備阻燃芯材：向配置有溫度計(jì)、冷凝管、磁力攪拌子的三口燒瓶中依次加入縛酸劑、對羥基苯甲醛和有機(jī)溶劑，在室溫下攪拌反應(yīng)1h；然后向其中滴加溶解有六氯環(huán)三磷腈的150ml有機(jī)溶液，升溫至65℃攪拌回流反應(yīng)24h，然后將溶液靜置冷卻、過濾，收集濾液；向?yàn)V液中滴加冰水得到白色沉淀物質(zhì)，過濾、收集并洗滌濾餅后，置于80℃干燥12h；干燥后重結(jié)晶，將所得晶體洗滌干燥之后得到白色針狀固體，即為六（4-醛基苯氧基）環(huán)三磷腈；其中縛酸劑與六氯環(huán)三磷腈的摩爾比為1：7.4，對羥基苯甲醛與六氯環(huán)三磷腈的摩爾比為1：7.2；