[发明专利]一种P-N系膨胀型阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于化学领域，特别是一种P-N系膨胀型阻燃剂及其制备方法。 

背景技术

随着科学技术的进步，合成纤维、橡胶、塑料等高分子材料越来越应用到各个领域中，尤其是工程塑料在国民经济和人民生活中起到更加重要的作用，然而，工程塑料是属于易燃或可燃的高分子材料，容易引发火灾等事故，为了解决工程塑料耐热、抑烟等问题，最有效的方法是引入阻燃剂，将易燃或可燃的高分子材料转化为难燃或不可燃材料，降低燃烧速率，延缓火焰的蔓延，控制火灾的发生。        根据阻燃剂的应用方式，可以分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂，根据组成成分，添加型阻燃剂主要包括无机阻燃剂、卤系阻燃剂（有机氯化物和有机溴化物）、磷系阻燃剂（赤磷、磷酸酯及卤代磷酸酯等）和氮系阻燃剂等，虽然阻燃剂提高了工程塑料的阻燃性能，但其本身具有一些缺陷，如：卤系阻燃剂于高温环境产生有害气体，污染环境，发烟，添加量大，影响机械性能等。 

膨胀型阻燃剂(IFR)是一种以氮、磷为主要组成的复合阻燃剂，它不含卤素，也不采用氧化锑作为协效剂，其体系自身具有协同作用。含膨胀型阻燃剂的塑料在燃烧时表面会生成炭质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟、防滴等功效，具有优良的阻燃性能；膨胀型阻燃剂一般是由“三源”：含有磷的“酸源”，含有碳的“碳源”以及含有氮的“气源”组成，但这种添加型的阻燃剂材料，虽然能起到阻燃的效果，但对材料的物理机械和加工性能影响较大，开发一种集“三源”为一体的阻燃剂，实现无害、抑烟、高效、环保的阻燃效果，一直是本领域亟待解决的问题。 

发明内容

   针对上述问题，开发一种新型P-N系膨胀型反应性阻燃剂，具有优异的热稳定性，高效的成炭率，良好的抑烟效果及低毒等特征，符合环保等要求，本发明是这样实现的： 

    一种P-N系膨胀型阻燃剂聚(2,2-二(4-对氨基苯甲酸-苯基氧化膦苯基))丙烷，其结构式为： 

    本发明中，一种制备所述P-N系膨胀型阻燃剂的方法，包括以下步骤：

a）向烧瓶中依次加入溶剂冰乙酸、催化剂三氯化铝、苯基膦酰二氯、双酚A，在80℃下搅拌反应4h，待溶液呈淡黄色粘稠状，结束反应；

b）将对氨基苯甲酸溶于冰乙酸中，形成混合溶液后加入步骤a获得溶液中，先升温至90℃，搅拌反应4h，再升温至130℃，搅拌反应2h，结束反应；

c）将步骤b获得的反应产物经冷却、水解、抽滤、碱洗、抽滤、水洗、干燥得到白色粉末，即为所述P-N系膨胀型阻燃剂；

所述冷却、水解、抽滤、碱洗、抽滤、水洗、干燥，是指：

    将步骤获得的反应产物自然冷却至室温；再将冷却后的反应产物转移到盛有蒸馏水的烧杯中，用玻璃棒搅拌使反应产物充分水解，得到白色絮状物；然后对白色絮状沉淀进行减压抽滤；将抽滤所得滤饼转至烧杯中，用NaOH水溶液碱洗除去催化剂Al(OH)₃；对碱洗后的沉淀再次减压抽滤；将所得滤饼用蒸馏水反复水洗3-5次后，再抽真空干燥，即获得白色粉末，该白色粉末即为P-N系膨胀型阻燃剂； 

    其中，双酚A、苯基膦酰二氯、对氨基苯甲酸的摩尔比为1: 1.9-2.1：1.9-2.1。

优选的，本发明中所述制备P-N系膨胀型阻燃剂的方法中，步骤a加入催化剂三氯化铝的量为苯基膦酰二氯质量的2%。 

优选的，本发明中，所述搅拌反应是指，以200rpm的转速搅拌进行反应。 

本发明的基本反应原理为： 

 

与现有阻燃剂技术相比，本发明具有有以下有益效果：聚2,2-二(4-对氨基苯甲酸-苯基氧化膦苯基)丙烷克服了一般阻燃剂产生有害气体，污染环境，发烟，添加量大，影响机械性能等缺点，具有无害、抑烟、高效、环保等优点，特别是其带有双羧端基，可参与PA66盐聚合，将有效阻燃成分键接到PA66主链上，起到本质阻燃的作用，具有很重要的应用价值。

聚2,2-二(4-对氨基苯甲酸-苯基氧化膦苯基)丙烷受热分解放出含N气体，能有效的稀释空气中的O₂含量，减弱O₂助燃作用， P受热转化为聚磷酸、聚偏磷酸等，能有效的促进炭化，生成致密的炭化层，具有良好的阻隔作用，可以阻止热交换，O₂的传播，抑烟等，并可以防止熔滴滴落，制止火焰的蔓延，且该阻燃剂特有的P-N结构，具有协同阻燃效应。 

附图说明

图1为本发明实施例1所得P-N系膨胀型阻燃剂红外吸收光谱图。