[發明專利]一種全生物基芳基二胺阻燃劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202310541192.6
• 申請日: 2023-05-11
• 公開（公告）號: CN116515119A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 沈濤;胡裕驍;朱晨杰;應漢杰;李明;莊偉;張博
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C08G79/02
• 分類號: C08G79/02;C08J9/00;C08L85/02;C08L75/06;C08L61/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 仲凌霞;肖明芳

本發明公開了一種全生物基芳基二胺阻燃劑及其制備方法與應用，所述的全生物基芳基二胺阻燃劑的結構如式I所示，其制備方法為木質素氧化解聚單體化合物與生物基酮類化合物經羥醛縮合反應得到偶聯雙酚類化合物，偶聯雙酚類化合物經酚羥基胺化反應得到生物基芳基二胺，二胺化合物再與9,10?二氫?9?氧雜?10?磷雜菲?10?氧化物發生加成反應引入芳環結構，再與二氯磷酸苯酯發生溶液縮聚反應得到全生物基芳基二胺阻燃劑。本發明的產品可用于替代傳統二胺類阻燃劑用于阻燃聚氨酯硬質泡沫和阻燃酚醛泡沫的制備，提高了聚氨酯泡沫材料和酚醛泡沫材料的熱穩定性和阻燃性能。

技術領域

本發明屬于生物基高分子材料領域，具體涉及一種全生物基芳基二胺阻燃劑及其制備方法與應用。

背景技術

木質纖維素生物質被認為是可再生的替代碳源，主要由纖維素、半纖維素和木質素組成。木質素是一種不規則的芳香族生物聚合物，占木質纖維素生物量的15％-30％，是陸生植物細胞壁的組成部分。木質素具有芳香結構，因此被認為是一種相當可觀芳香性化合物來源的可再生碳源。但木質素的利用一直局限于能量回收，大多數生物煉制過程降解木質素，包括不穩定的醚鍵斷裂和反應中間體通過斷鍵縮合形成C-C鍵，合成的降解木質素由于難以解聚，通常被焚燒來產生熱量和電力。近年來，研究者們一直在努力尋找合適的可再生原料來生產聚合物。特別是，木質素單體生物基聚合物的開發獲得了極大的興趣。

在木質素處理方法中，通過堿催化進行氧化解聚，將其加工成芳香醛、香草醛和丁香醛是一種值得關注的方法。這些物質在制藥、食品和香料工業中都有廣泛的應用。香草醛用于生產罌粟堿、氟替伐齊特和左旋多巴，丁香醛可用于合成三甲氧基苯甲醛、甲氧芐啶等藥物，對羥基苯甲醛用于聚合物合成和化學工業的其他分支。通過氧化木質素磺酸鹽生產香蘭素的方法占到了香蘭素生產市場的80％。開發從木質素氧化降解產物香草醛等化合物與糖平臺生物發酵產物進行結構修飾改性，開發制備全生物基功能性材料具有重要的意義。

含有氮元素的磷酸酯具有良好的膨脹阻燃作用，其中，這類阻燃劑中的氮元素主要是來自胺、二胺及三聚氰胺等胺類化合物。氮元素是膨脹型阻燃劑的主要組成部分，磷氮系膨脹阻燃劑的阻燃機理是阻燃劑在熱解過程中釋放出不可燃的氣體和磷酸，這些不可燃氣體可稀釋空氣中的氧，磷酸則作為催化劑，促進焦化成炭，燃燒過程中，能夠促使表面形成一層多孔性的焦化炭層保護膜，這種多孔炭層能夠隔熱、隔氧、抑煙、增強燃燒聚合物自熄性能。但含有磷-氮結構的膨脹型阻燃劑大多是低分子化合物，熱穩定性和與聚合物基材的相容性都較差。近期報道，聚合型磷-氮膨脹阻燃劑熱穩定性和殘炭率都有明顯提高，表現出非凡的阻燃效果。

磷氮類膨脹阻燃劑作為環保高效的一類阻燃劑受到廣泛關注，然而，傳統的磷氮膨脹阻燃劑阻燃效率低，熱穩定性低，耐水性較弱。因此，一些研究人員都致力于探討具有較高的熱穩定性和阻燃效率的P-N類的化合物，以滿足某些特殊應用的需求。雖然P-N化合物擁有這些優勢，但是目前許多報道的P-N化合物多為小分子或寡聚物，導致耐水性差或從易從基材析出。大多數聚合物只要有足夠的分子量時常表現出增強的機械性能，含有磷酰胺結構的聚合物具有良好的熱穩定性和較低的可燃性。聚磷酰胺類高分子阻燃劑集酸源碳源氣源于一體，熱穩定性優良，殘炭性能良好，與基體相容性較好，是一類環保優良高效的阻燃劑，發展前景良好。但在現階段，此類化合物或者價格高昂，或者制造及加工工藝復雜，其應用相當有限，此類阻燃劑的研究較少，但它們代表了阻燃高分子材料的一個發展方向。

因此，本發明提供了一種全生物基芳基二胺阻燃劑及其制備方法與應用。木質素是自然界中僅次于纖維素的第二大豐富的木質纖維素生物質資源，約占生物圈中有機碳的30％，具有含量豐富、可生物降解、低成本、環境友好等優點。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種如式Ⅰ所示的全生物基芳基二胺阻燃劑。

本發明還要解決的技術問題是提供上述全生物基芳基二胺阻燃劑的制備方法。

本發明進一步要解決的技術問題是提供上述全生物基芳基二胺阻燃劑的應用。