[发明专利]一种膨胀型阻燃剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术，具体为一种同时含有磷、硫、氮阻燃成分的新型膨胀型阻燃剂及其合成方法。

背景技术

阻燃剂是高分子材料重要的助剂之一。随着人们环保意识的不断增强，传统的卤系阻燃剂虽然具有高效的阻燃性能，但是其在燃烧时不仅会产生大量的腐蚀性气体、烟雾，还有Dioxin问题，在很多领域的应用都受到限制。因此研发环保、高效的无卤阻燃剂是当今科研人员的重要课题。

膨胀型阻燃剂(IFR)含有磷、氮等主要阻燃元素，且同时含有丰富的酸源、炭源及气源。这类阻燃剂受热后，可以发生分子内的磷氮复配效应，表面生成膨松且封闭的炭质泡沫层，可以阻燃、隔氧、消烟、防滴落等，并且可以释放出不燃气体，从而稀释聚合物燃烧所释放的可燃性气体。因此该阻燃剂具有优异的阻燃效果，且低毒、低烟、添加量相对较少、与基体相容性好及不影响材料的热稳定性等，是当今阻燃剂的发展趋势之一。而硫元素作为一种重要的阻燃元素，可以与磷、氮发生协同作用，具有更好的阻燃性能，适用于大多数高分子材料的阻燃。

中国专利CN1563160涉及一种纤维素用阻燃剂及其制造方法。其所设计的纤维素用阻燃剂分子式为C₁₂H₂₆O₄P₂S₂N₂，命名为1，2-二(2-硫代-5，5-二甲基-1，3，2-二氧磷杂环己-2-氨基)乙烷。该阻燃剂同时含有磷、硫、氮阻燃成分，且耐高温，耐水洗，添加量少，阻燃效果好，高效环保，是一种较好的膨胀型阻燃剂。

中国专利CN1891706报道了一种含磷、氮膨胀型阻燃剂，集炭源、酸源、气源于一体，不含卤素，无毒，有利于环保；热稳定性更高，与基体相容性好，成炭性高，在添加量少的情况下即可达到良好的阻燃效果。

中国专利CN101225310涉及一种含磷和氮大分子膨胀型阻燃剂：聚(2，6，7-三氧代-1-磷杂双环-[2，2，2]-辛烷-1-甲氧基)磷酸-4，4’-二氨基二苯甲烷。该阻燃剂不含卤素，环境友好；分子量大，可基本上解决在阻燃剂与聚合物基体加工成型过程中出现的迁移、析出或挥发等问题。

中国专利CN101429438公开了一种磷-氮膨胀型阻燃剂：5，5-二甲基-4-对氯苯基-1，3，2-二氧磷杂环己烷磷酸三聚氰胺盐。该阻燃剂热稳定性高，相容性好，无卤、低烟、环保。

中国专利CN101735278A报道了一种含P-N的膨胀型阻燃剂的合成方法。所制备的阻燃剂热稳定性好，分解温度＞300℃以上，对许多高聚物都具有较好的阻燃性能。

但上述专利涉及到的无卤膨胀型阻燃剂，一般只含有磷、氮两种阻燃成分，有效阻燃成分含量相对较小，阻燃效率不是很高，而且很多阻燃剂产品存在易吸水，不利储存和保管，与高聚物的相容性较差、生产成本高，合成工艺较复杂等问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提出一种膨胀型阻燃剂及其合成方法。该阻燃剂具有更高含量的氮、硫阻燃成分，且集磷、氮、硫于一体，阻燃效率高，与高聚物相容性较好，不含卤素，环境友好；该合成方法具有生产工艺简单，成本较低，产率较高，没有污染，适于工业化实施等。

本发明解决所述阻燃剂技术问题的技术方案是，设计一种膨胀型阻燃剂，其结构式为：

化学名称命名为：N，N’-二(5，5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基)二氨基硫脲。