[发明专利]三聚氰胺聚合物型膨胀阻燃剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于膨胀阻燃剂及其制备方法和应用技术领域，具体涉及一种三聚氰胺聚合物型膨胀阻燃剂及其制备方法和用途。

背景技术

膨胀阻燃剂用于阻燃聚合物时，不仅会因受热催化凝聚相热分解促进固相产物形成焦化炭层，并且其中的气相也会释放惰性气体一方面隔绝火焰，另一方面还可促进炭层膨胀。这种炭层可以起到隔热、隔氧、抑烟和防止熔滴的作用，且低烟、低毒，十分符合环境保护和阻燃要求的持续发展战略。

然而，传统的膨胀阻燃剂体系如聚磷酸铵-季戊四醇【Polymer Degradation and Stability.1984;7:221-9.】、季戊四醇磷酸酯【塑料助剂,2002, 32: 19-23；高分子材料科学与工程,2003, 19: 198-201.】等，以及近年出现的集炭源、酸源和气源为一体的分子膨胀型阻燃剂-磷酸季戊四醇三聚氰胺盐类等【US7250509 B1；US2008/0255353 A1】，却存在阻燃效率不够高、与高聚物的相容性差、易渗出、易吸潮等缺点。

继后又出现的三聚氰胺类聚合阻燃剂虽与基材聚合物相容性好，耐水性能强，如高明等【过程工程学报.8,183-186,2008；Journal of Thermal Analysis and Calorimetry.95,605-608,2009】报道的将含季戊四醇二磷酸酯三聚氰胺-尿醛盐（PDPMUF）用于环氧树脂体系中，其结构中因磷含量仅为7%，氮含量仅为14%，当阻燃剂PDPMUF的添加量为20%时，垂直燃烧只能通过V-1级（3.2ｍｍ），极限氧指数也仅为26.0%，可见其阻燃效率不高，无疑其应用会受到一定限制。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中三聚氰胺类聚合膨胀阻燃剂结构中阻燃元素含量偏低，阻燃效率不高，应用范围窄的缺陷，首先提供一种新的三聚氰胺聚合物型膨胀阻燃剂，该阻燃剂磷氮元素含量高，阻燃效率优异。

本发明的另一目的是提供一种上述的三聚氰胺聚合物型膨胀阻燃剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供上述三聚氰胺聚合物型膨胀阻燃剂的用途。

本发明提供的三聚氰胺聚合物型膨胀阻燃剂，其结构通式如下：

式中R为脂肪族一元醇基团，n为5～100，优选8～20。

以上所述的脂肪族一元醇基团优选甲醇基、乙醇基、丙醇基、丁醇基、戊醇基、己醇基、异丙醇基、异丁醇基、异戊醇基或环戊醇基中的任一种，更优选甲醇基或乙醇基。

本发明提供的上述三聚氰胺聚合物型膨胀阻燃剂的制备方法。

（1）将三氯氧磷和缚酸剂加入溶剂1中使之搅拌均匀，然后将完全溶于溶剂1中的氨基甲酸酯缓慢滴加其中，并使氨基甲酸酯与三氯氧磷的摩尔比为1.8～2.2：0.9～1.1，优选1.0～1.1：1.0～1.1，且缚酸剂加入量与氨基甲酸酯等摩尔，当氨基甲酸酯溶液滴加超过一半后，升温至60～80℃，优选70～80℃，滴加完后再反应6～10小时，优选6～9小时；

（2）将温度降至30～50℃，向体系中加入脂肪族一元醇，且使脂肪族一元醇与三氯氧磷的摩尔比为0.9~1.1：0.9~1.2，同时添加与脂肪族一元醇等摩尔量的缚酸剂，搅拌反应0.5～2小时，优选1～2小时后，蒸馏除去溶剂1；

（3）将三聚氰胺均匀分散于溶剂2中，且使三聚氰胺与三氯氧磷的摩尔比为0.9～1.1：0.9～1.1，然后加入反应体系中，升温搅拌至180～200℃，优选至190～200℃，反应7～12小时，优选7～10小时，将产物抽滤水洗干燥即可。

上述方法所用的氨基甲酸酯优选氨基甲酸甲酯或氨基甲酸乙酯。

脂肪族一元醇优选甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、异丙醇、异丁醇、异戊醇或环戊醇中的任一种，更优选甲醇或乙醇。

上述方法所用的缚酸剂优选吡啶或三乙胺。

上述方法所用溶剂1为苯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃或氯苯中的任一种。

上述方法所用溶剂2为二甲基亚砜、间甲酚或氮-甲基吡咯烷酮中的任一种。

本发明提供的上述三聚氰胺聚合物型膨胀阻燃剂的用途是将其单独作为环氧树脂、不饱和聚酯的膨胀阻燃剂使用，或作为酸源和气源与选择的碳源一起组成聚烯烃高分子材料的新的膨胀型阻燃剂使用。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：