[发明专利]含有机硅的三聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃剂的制备领域，涉及一种环保型无卤阻燃剂，具体涉及一种含有机硅的三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）阻燃剂，特别涉及这种阻燃剂的制备方法。

背景技术

随着欧盟的WEEE和ROHS两个指令的实施，高分子材料环保要求进一步提高。具有良好的阻燃效果和环保要求的无卤膨胀型阻燃剂（IFR）正在迅速地发展，其应用领域越来越广泛。IFR主要包括酸源、碳源和气源三个部分，通常用聚磷酸铵（APP）作为酸源，三聚氰胺（MEL）作为气源，季戊四醇（PER）作碳源，受高热时即可生成均匀致密的炭质泡沫层，具有隔热、隔氧、抑烟、防熔滴的作用，发挥出较好的阻燃性能。但该阻燃剂富含亲水基团，多为亲水性的，与高分子基体相容性差。另外为达到阻燃要求，IFR的添加量较大，一般需要25～30%，会影响阻燃高分子材料的物理性能。

三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）是在上世纪八十年代由日本和美国发明的一种润滑剂和阻燃剂，它由三聚氰胺和氰尿酸反应制得。MCA在300°C以下受热非常稳定，350°C左右开始升华，但不分解，其分解温度约为440°～450°C。MCA应用最为广泛的是尼龙，因为MCA的键合性质与尼龙相似，故对尼龙的阻燃有特效。MCA可以与其它阻燃剂复配使用，具有很好的阻燃效果。但由于MCA含氮量高，极易吸潮，对推广使用有一定影响。

有机硅阻燃剂是一种新型的无卤阻燃剂，也是一种成炭抑烟剂，具有高效、无烟、无毒、无污染等优点。除了有较好的阻燃性能外，还能改善高分子基材的机械、加工性能。由于有机硅阻燃剂价格较贵，推广应用受到一定的影响。

发明内容

本发明提供了一种新型的无卤阻燃剂及制备方法。本发明是将有机硅和氮系阻燃剂结合在一起，集硅、氮两种元素于同一分子中，阻燃协同效应比单纯物理混合复配的阻燃剂更好。因在氮系阻燃剂上联上了有机硅，疏水性能好，增强了该阻燃剂与高分子基材的相容性，使之能与基材更好地相混相容，不易产生迁移现象，从而获得持久的阻燃性能，并且还能改善阻燃高分子材料的机械力学性能和加工性能。这种阻燃剂既可单独使用，也可与其他无卤阻燃剂复配使用，可用于PA、PU、橡胶、尼龙、聚氨酯、聚烯烃等高分子材料的阻燃。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

含有机硅的三聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂，该阻燃剂为由苯基三氯硅烷和三聚氰胺氰尿酸盐缩聚而制得的阻燃剂。

作为优选，所述的苯基三氯硅烷和三聚氰胺氰尿酸盐的摩尔比为0.3-0.66：1。

本发明是利用有机氯硅烷与含有-NH₂活泼氢的化合物反应而制得。本发明采用苯基三氯硅烷和三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）为起始原料，使苯基三氯硅烷中的RSi-Cl与MCA中的-NH₂发生缩聚反应，放出HCl气体，生成RSi-N键。因苯基三氯硅烷中同一个硅原子上联有三个氯原子，而MCA上仅剩下两个活泼的-NH₂，再加上位阻效应的影响，这两种化合物在各分子间相互交联生成立体交联聚合物。因在MCA的-NH₂上联上了含硅苯基，具有很好的疏水性能，消除了MCA极易吸潮的缺陷，增强了与高分子基材的相容性，改善了阻燃高分子材料的机械性能和加工性能。

本发明采用的苯基三氯硅烷和三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）的化学结构式如下：

 

本发明所述的阻燃剂其合成制备方法包括如下步骤和工艺条件：

称取一定量的三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）放入反应体系中，加入适量的稀释溶剂，边搅拌加入所需的苯基三氯硅烷，MCA与苯基三氯硅烷的摩尔比可在1：0.33至1：0.66之间任意调节。加热，控制反应温度在50～160°C，最佳反应温度在80～130°C。用碱液吸收反应生成的HCl气体，反应2～8小时，直至无HCl气体放出。减压蒸馏除去稀释溶剂（可回收再用），加入适量的蒸馏水加热至60～80°C搅拌半小时，冷却、过滤，用蒸馏水洗至无氯离子。干燥得到的白色疏水性粉末即为本发明所述的阻燃剂。

作为优选，所述的稀释溶剂为苯、甲苯、二甲苯、环己烷和三氯乙烷中的至少一种。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

本发明的阻燃剂在同一分子中含有能起协同阻燃作用的硅、氮两种元素，具有更好的协同阻燃效应。由于该阻燃剂在MCA上联上了含硅苯基，疏水性能很好，增强了阻燃剂与高分子基体的相容性，不易产生阻燃剂的迁移现象，使高分子材料具有了持久的阻燃性能，还可改善阻燃高分子材料的机械力学性能和加工性能。