[发明专利]一种环境友好生物基“三源一体”阻燃剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂的制备方法，特别是涉及一种环境友好生物基“三源一体”阻燃剂的制备方法。

背景技术

人们的生产生活日益离不开高分子材料，橡胶、塑料、纤维、涂料等与我们的生活日益密切，极大的方便了我们的生活，起到了不可替代的作用，但高分子材料也给我们的生活带来灾难，比如，高分子材料易于燃烧引发火灾，而且火灾一旦发生，火势不容易控制，易造成人员伤亡和重大经济损失，这引起了全世界科研工作者的关注，并开展了广泛研究，国内外的阻燃行业迅猛发展起来。阻燃剂中发展最好的要数膨胀型阻燃剂，它是以碳、磷、氮元素为核心成分的复合型阻燃剂，主要通过碳源、酸源、气源三个组分来实现阻燃作用，是公认的一类高效、低毒、低烟、无卤环保型防火阻燃剂，在橡胶、塑料、纤维、涂料等行业中应用广泛，成为阻燃剂中一类有代表性与实用性的环保复合型阻燃剂。

随着高分子工业化发展，阻燃技术也得到了大力发展，已经成为仅次于增塑剂的第二大类助剂，应用领域也不仅仅限于橡胶、塑料领域。近些年来，阻燃技术的研究得到了足够的重视，很多研究者都致力于阻燃事业，各具特色的新型阻燃剂也层出不穷。但利用分子设计反推阻燃剂合成路线的文章却少之又少，通过“三源一体”的设想，反过来寻找环保易得的三源原料，将PEPA、MDI、β-CD（合成反应如图1）通过化学反应，合成制备环保高效阻燃剂的文章至今未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环境友好生物基“三源一体”阻燃剂的制备方法，本发明利用分子设计反推阻燃剂合成路线，通过化学反应将PEPA、MDI、β-CD有机地结合成一个分子，制备出一种环境友好生物基“三源一体”阻燃剂，其原料来源充足，易于合成制备，生物基材料对环境友好、低毒、低烟、无卤。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种环境友好生物基“三源一体”阻燃剂的制备方法，所述方法制备步骤如下：

步骤1.季戊四醇磷酸酯（PEPA）的纯化：取100-300gPEPA，加入300-500ml无水乙醇中，加热至沸腾、冷却、重结晶、60-120℃下真空干燥处理待用；

步骤2.PEPA的桥接活化：取与PEPA等摩尔数的二苯基甲烷异氰酸酯(MDI)，放在150-350ml新蒸的二氧六环中，在氮气保护条件下，电磁搅拌，再将纯化的PEPA缓慢加入，50-80℃下反应4-6h，制得桥接活化中间体PEPA-MDI；

步骤3.中间体与生物基材料的键接：取100-300g干燥的β-环糊精（β-CD），加入到上述桥接活化中间体PEPA-MDI中，电磁搅拌下，继续反应4-6h。洗涤、过滤、干燥，得到环境友好生物基“三源一体”阻燃剂。

所述的一种环境友好生物基“三源一体”阻燃剂的制备方法，所述的PEPA为磷酸酯类化合物，实验中也可换作其它含羟基磷酸酯类，但必须经过乙醇的重结晶纯化，真空干燥。

所述的一种环境友好生物基“三源一体”阻燃剂的制备方法，所述的桥接试剂为二苯基甲烷异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯等含有两个异氰酸根的异氰酸酯类。

所述的一种环境友好生物基“三源一体”阻燃剂的制备方法，所述的生物基材料为多羟基糖类，如：环糊精、淀粉。所用的β-CD需在70-120℃下，真空干燥20-24h。

本发明的优点与效果是：

本发明一种环境友好生物基“三源一体”阻燃剂不含卤素、这大大减少了燃烧时有毒有害气体的排放，减少了对大气的污染。这种阻燃剂含有碳源、酸源、气源，这三源赋予阻燃剂以良好的阻燃的性能，本发明的阻燃剂以生物基材料为基体，环境友好，所用原料来源广泛、易得，便于工业化大量生产。

附图说明

图1为本发明合成反应机理图。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明内容，但不是限制本发明的应用范围。

实施例1

PEPA合成与纯化：在装有搅拌器、温度计、恒压滴液漏斗，回流冷凝管及干燥管(与氯化氢吸收装置相连)的1000mL三口烧瓶中，加入204 g(1.5 mol) 季戊四醇，137.5 mL(1.5 mol)三氯氧磷和400mL 二氧六环,搅拌升温至85℃开始反应,反应剧烈,有大量氯化氢放出，反应液逐渐变成无色澄清液体。2 h后继续升温至90-95℃，回流反应 3h，最后升温到95℃，一边搅拌反应一边在弱压下缓慢蒸出溶剂，待溶剂蒸除完全，趁热加入300mL无水乙醇,搅拌分散均匀，冷至室温，静置结晶。过滤、70-80℃真空干燥24h。也可购买工业生产PEPA，用无水乙醇重结晶纯化备用。