[发明专利]一种树枝形有机/无机杂化阻燃剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备阻燃剂的方法，尤其是涉及一种树枝形有机/无机杂化阻燃剂的制备方法。

背景技术

塑料、橡胶等聚合材料被广泛用于生活中，这些聚合材料是易燃或可燃的，而且燃烧时会产生大量烟雾和有害气体，带来严重经济损失和人身安全问题。因此，材料的阻燃化是关键。常用卤系阻燃剂在燃烧中分解出大量有毒烟雾，易使在场人员中毒、窒息并影响视觉和逃生，根据早年的报道，卤素阻燃剂还具有致癌的作用，因此很多发达国家已禁止使用。与卤素阻燃剂相比，蒙脱土等层状硅酸盐具有低烟、无毒、无腐蚀性的优点，是目前阻燃材料研究的一个热点。作为层状硅酸盐，蒙脱土还存在许多问题尚待进一步研究和解决，如：层状硅酸盐阻燃效果不显著、剥离型有机蒙脱土的制备，而这些问题的解决对于有机蒙脱土作为阻燃剂的应用极为关键。

树枝形液晶聚合物由于其独特的结构和较高的热稳定性能使其在该领域中有着一定程度的应用。树枝形聚合物是近几年诞生并得到迅速发展的、在材料科学领域里迅速升起的一颗新星。由于其高度支化的结构和独特的单分散性使这类化合物具有特殊的性质和功能。与线性大分子相比，树枝形聚合物的合成采用多步重复的方法，在逐步增长的过程中，每一步的相对分子质量是精确可控制的，并可根据不同的用途选择不同的分子代数；树枝形聚合物具有内部多孔的三维结构，表面富集大量的端基，使大分子具有较佳的反应活性。热致液晶是一类高性能、可熔融加工的热塑性塑料，它兼具了高分子材料和液晶材料的特点，具有高的热变形温度、优良的力学性能、突出的尺寸精密度和尺寸稳定性、较低的熔融黏度和优良的电性能等。近年有很多研究者致力于液晶的研究，但是对液晶阻燃方面的研究还不是很多。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种树枝形液晶高分子修饰的阻燃层状硅酸盐的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种树枝形有机/无机杂化阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)N-甲基咪唑季铵盐的制备：

将对硝基苯胺、亚硝酸钠和蒸馏水按重量比为14-18∶7.5-9.5∶28-56混合并慢慢倒入装有浓盐酸和碎冰的容器中，在0～10℃下搅拌反应10～30min，过滤除去不溶物，加入含有苯酚的乙醇溶液，用5wt％的氢氧化钠溶液调节pH值至8～9，在0～10℃继续搅拌反应1～2h，用稀盐酸调节体系pH值在6～7，加热过滤，水洗，干燥，粗产物用95％乙醇重结晶，真空干燥得到的紫红色晶体为对硝基偶氮苯酚；

将对硝基偶氮苯酚、1，3-二溴丙烷、无水碳酸钾、碘化钾按重量比为12-14∶10-12∶18-20∶0.5-1.5溶于丙酮中，加热回流反应18～24h，冷却至室温后倒入冰水中，过滤，干燥，得到的粗产物粗产物用乙醇反复冲洗除去未反应的1，3-二溴丙烷，真空干燥后得黄色粉末为对硝基偶氮苯基(溴丙烷基)醚；

对硝基偶氮苯基(溴丙烷基)醚和甲基咪唑按重量比为2-4∶1-2溶于丙酮中，在氮气保护下，搅拌回流反应24～36h，然后冷却至室温，用旋转蒸发仪减压除去丙酮得粗产物，再将粗产物溶于乙醇，加入沉淀剂正己烷进行重结晶，过滤真空干燥后得红棕色固体，即为N-甲基咪唑季铵盐；

(2)N-甲基咪唑季铵盐改性有机蒙脱土的制备：

将N-甲基咪唑季铵盐和无机蒙脱土在氮气保护下，按重量比为20-40∶60-80混合并加入体积浓度为70～90％的乙醇水溶液中，加热至90～100℃，保温搅拌2～4h，收集其中的固体，即为N-甲基咪唑季铵盐改性有机蒙脱土；

(3)对偶氮苯酚有机蒙脱土的制备：

将氢氧化钾、4-硝基酚、N-甲基咪唑季铵盐改性有机蒙脱土和水按重量比为50-70∶10-20∶10-30∶10-20搅拌混合均匀，先在150～170℃温度下反应2～4h，然后温度逐步升到200～220℃，在此温度下再反应2～4h，反应结束后，加水并用盐酸调pH值到6～8，过滤得到粗产物，然后用体积比为1/1的乙醇/水重结晶，得到对偶氮苯酚改性有机蒙脱土；

(4)树枝形对偶氮苯酚有机蒙脱土的制备：

将2，4-二硝基苯酚缓慢滴入分散在丙酮中的对偶氮苯酚有机蒙脱土中，2，4-二硝基苯酚与对偶氮苯酚有机蒙脱土的重量比为80-100∶100-120，在氮气保护下，于70～90℃搅拌5～8h，抽真空以除去未反应的单体，得到树枝形对偶氮苯酚有机蒙脱土；

(5)阻燃剂的制备：