[发明专利]DOPO衍生物阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及DOPO衍生物阻燃剂及其制备方法和应用。本发明的DOPO衍生物阻燃剂含有基本单元A‑M‑B和附加单元连接而成的结构，所述附加单元为M单元、M‑A单元、M‑B单元、DOPO衍生物单元、腈基、腈基取代DOPO衍生物单元和/或DOPS衍生物单元，其条件是A为末端单元，B为胺基取代DOPO衍生物单元；A为具有如下结构式(I)表示的1,3‑二酮基‑异苯并呋喃‑5‑基‑甲酰氧基一价基团：B为如下结构式(Ⅱ)或(Ⅲ)表示的二价胺基团；R¹，R²独立地为氢、C₁‑C₁₅烷基或C₆‑C₁₂芳基，每个m独立地为1、2、3或4；M表示直接连接或C₆‑C₁₂芳基。本发明的DOPO衍生物新型阻燃剂带有与有机聚合体相容的官能团，提高了含有该阻燃剂的复合材料的力学性能和阻燃效果。

技术领域

本发明涉阻燃剂及其制备方法，特别涉及DOPO衍生物阻燃剂及其制备方法。

背景技术

目前，市场上采用的阻燃剂主要是有卤阻燃剂，但是有卤阻燃剂在使用过程中释放出有毒的烟和气体，危害环境和人类的健康。因此，发展无卤阻燃剂是非常重要的方向。而磷系阻燃剂是非常重要的一种无卤阻燃剂，在磷系阻燃剂中，磷杂菲类阻燃又是目前发展的重要方向，目前市场上的磷杂菲类阻燃剂包括9，10-二氢-9氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(简称DOPO)及其衍生物，该类磷杂菲阻燃剂由于分子的特殊结构，使它不仅比一般未成环的有机磷酸酯热稳定性和化学稳定性好，还具有低含磷量、无卤、低烟、无毒、不迁移和阻燃持久等优点。但是DOPO类阻燃剂也有其不足，该类阻燃剂在燃烧后成炭的炭层结构强度和致密性差，隔氧隔热能力弱；而且，该类阻燃剂与聚合物基体或增强材料之间的相容性差，从而使该类阻燃剂在使用时其机械力学性能下降。

Wu,C.S等(Wu,C.S.,Y.L.Liu andY.Chiu,Synthesis and characterization ofnew organosoluble polyaspartimides containing phosphorus.2002.43(6):p.1773-1779.)公开了利用DOPO等合成含磷的聚天冬亚酰胺，该聚合物具有有机溶解性和热稳定性。

梁兵等(《新型含磷阻燃剂BPAODOPE的合成与表征》，功能材料，2011增刊Ⅲ(42)，474-476；CN102070770B)公开了以DOPE的衍生物10-(2,5-二羟基苯基-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(ODOPB)和1,2,4-偏苯三甲酸酐酰氯(TMAC)为原料，合成了新型含磷阻燃剂BPAODOPE，并通过红外光谱、¹H核磁共振谱对该化合物进行了结构表征。随后，该作者(CN106188143A)公开了一种一种含磷、氮阻燃剂及其制备方法，其通过将3-氨基酚与戊二醛在溶剂中反应生成含-C＝N-结构的中间体(席夫碱)，再利用中间体与DOPO合成阻燃剂。

发明内容

目前现有技术中存在的技术问题是，现有DOPO阻燃剂的加入导致阻燃剂复合材料机械力学性能下降，不利于阻燃复合材料的高性能化，而且阻燃剂成炭的炭层致密性较差，炭层强度差，其阻燃复合材料的阻燃性能有待提高。

因此，本发明设计一种具有反应官能团的阻燃剂，其与聚合物基体和增强体都能发生反应，能进一步有效提高阻燃剂的阻燃性，而且本发明还引入氮元素，使合成阻燃剂中的P元素与N元素产生协效阻燃，进一步提高合成阻燃剂的阻燃性能；同时反应官能团还能增强阻燃剂与聚合物基体、以及阻燃剂与增强体之间的界面相容性，增强界面间的粘结力，从而提高了阻燃复合材料的力学性能。

具体来说，本发明提出了如下技术方案：