[發(fā)明專利]一種含磷氮籠型聚倍半硅氧烷、其制備方法及其作為結(jié)殼成炭劑的用途

有效

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• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN116102734B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李信成;孫東明;陳楚宏
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州硅碳新材料有限公司
• 主分類號: C08G77/30
• 分類號: C08G77/30;C08G77/06;C08L23/08;C08L83/08;C08K3/22
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉二艷

本發(fā)明提供了一種含磷氮籠型聚倍半硅氧烷、其制備方法及其作為結(jié)殼成炭劑的用途，所述含磷氮籠型聚倍半硅氧烷具有式I所示結(jié)構(gòu)。所述含磷氮籠型聚倍半硅氧烷的制備方法包括：(1)將含氰基硅烷單體與醇水溶液進(jìn)行水解反應(yīng)，得到含氰基硅醇；(2)將步驟(1)得到的含氰基硅醇與含磷單體反應(yīng)，得到中間體；(3)在催化劑存在下，將步驟(2)得到的中間體繼續(xù)反應(yīng)，得到所述含磷氮籠型聚倍半硅氧烷。本發(fā)明中，所述具有特定結(jié)構(gòu)的含磷氮籠型聚倍半硅氧烷，磷、氮含量高、成炭性好，阻燃效果好，且制備簡單、環(huán)保，應(yīng)用范圍廣；包括所述含磷氮籠型聚倍半硅氧烷的材料不僅具有優(yōu)異的阻燃效果，力學(xué)性能也能滿足要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于阻燃材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含磷氮籠型聚倍半硅氧烷、其制備方法及其作為結(jié)殼成炭劑的用途。

背景技術(shù)

目前常用的成炭劑有季戊四醇、三嗪類衍生物和含碳豐富的聚合物等。但是季戊四醇存在與聚合物相容性不好、加工溫度低、易水解等問題，限制了其應(yīng)用。而三嗪類衍生物成炭劑與季戊四醇成炭劑相比，對材料力學(xué)性能影響相對較小、熱穩(wěn)定性優(yōu)良、阻燃性能優(yōu)良。因此，目前的研究熱點都集中于三嗪類衍生物成炭劑，但是三嗪類衍生物復(fù)配酸源、氣源單一，目前常用的體系為APP、MPP阻燃體系，應(yīng)用范圍受限。不僅如此，三嗪類衍生物由于分子量較低，其仍存在著容易遷移到材料表面、力學(xué)性能不能滿足要求、形成的炭層不夠致密等問題。

籠型聚倍半硅氧烷簡稱為POSS，其具有Si-O-Si籠型骨架，外圍是有機(jī)基團(tuán)，其獨特的性能特點使其已經(jīng)被拓展到阻燃領(lǐng)域中。例如CN106750239A公開了一種含磷氮硅聚合物阻燃劑，但是所述有機(jī)硅聚合物僅是一個頂角含有磷氮元素，含量較低，影響了其阻燃的效果。

CN108997581A公開了一種含硅聚酰亞胺型高分子成炭劑及其制備方法，其合成方法采用雙(對氨基苯氧基)二苯基硅烷和二苯醚四甲酸二酐為原料，首先在有機(jī)溶劑中實現(xiàn)二酐和二胺的開環(huán)加成反應(yīng)，形成聚酰胺酸；然后加熱脫水得到ODPA-PSOA粗產(chǎn)物。通過洗滌提純，脫除溶劑后獲得ODPA-PSOA化合物。所述制備方法采用“一鍋煮”的方法，與傳統(tǒng)合成聚酰亞胺工藝“兩步法”相比，具有反應(yīng)步驟少，溫度低，操作方法簡單易行，反應(yīng)過程綠色無污染，且產(chǎn)率高等優(yōu)點。但是，所述成炭劑的阻燃、成炭效果效果有待進(jìn)一步提高。

因此，開發(fā)一種阻燃、成炭效果好、相容性好，不影響材料的力學(xué)性能且制備工藝簡單、環(huán)保的有機(jī)硅成炭劑，是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種含磷氮籠型聚倍半硅氧烷、其制備方法及其作為結(jié)殼成炭劑的用途。所述具有特定結(jié)構(gòu)的含磷氮籠型聚倍半硅氧烷。含磷量高、成炭性好，阻燃效果好，且制備簡單、環(huán)保，應(yīng)用范圍廣；包括所述含磷氮籠型聚倍半硅氧烷的材料不僅具有優(yōu)異的阻燃效果，力學(xué)性能也能滿足要求。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種含磷氮籠型聚倍半硅氧烷，所述含磷氮籠型聚倍半硅氧烷具有式I所示結(jié)構(gòu)：

式I；

其中，R為“*”代表連接位點；R₁選自取代或未取代的C1～C6直鏈或支鏈亞烷基、C6～C20取代或未取代芳基中的任意一種；R₂、R₃、R₄、R₅各自獨立地選自氫、羥基、取代或未取代的C1～C6直鏈或支鏈烷氧基或C6～C20取代或未取代芳基；所述取代的取代基包括鹵素、羥基、羧基中的任意一種。