[发明专利]新型N-P-S膨胀型磷系阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明涉及到几种新型膨胀型阻燃剂的制备方法。它需要解决的技术问题是将N、P、S三种有效阻燃元素组装于单一分子内，设计出一类新型分子内协效膨胀型阻燃剂，同时将其添加到聚碳酸酯聚合物中，实现少量高效阻燃聚碳酸酯，并且环保低毒，使阻燃效果达到最佳。反应过程是先将含有磺酸的有机胺或酚等物质滴加至碱溶液中；将六氯环三磷腈溶于溶剂中，并将其滴加至磺酸盐的水溶液中，回流反应48h后降至室温，用稀盐酸调节pH至中性，静置过夜使无机盐大量析出。抽滤出无机盐，滤液中加入中性氧化铝吸附掉有色杂质，过滤收集滤液；滤液中加入反相沉淀剂析出产物，减压抽滤，将滤饼恒温干燥，即得到本发明的产物。

技术领域：

本发明属于新型膨胀型阻燃剂的合成技术领域，涉及到几种新型膨胀型阻燃剂的制备方法及其作为聚碳酸酯阻燃材料的阻燃性能测试。

背景技术：

高分子材料广泛应用于各类日用化学品和工业化学品中，由于其具有易燃性，增加火灾发生的几率，给消费者的日常生活埋下了严重的安全隐患。因此，在工作地点和住所中使用添加了阻燃剂的阻燃材料，将给人们的生产和生活提供可靠的安全保障。聚碳酸酯(PC) 是一种综合性能优良的热塑性工程塑料，因抗冲击强度高，透光率高，加工尺寸稳定性好，易着色等优点，广泛应用于电子、电器、航空航天、机械等行业。虽然纯PC的阻燃性能达到 UL 94V-2级，但仍难以满足某些应用领域，如电视机、计算机、汽车部件、建筑材料等对PC 阻燃性能的要求，因此需要研究更加高效的阻燃剂对PC进行阻燃改性。

常用的PC阻燃剂有以下几大类：卤系、磷系、硅系、磺酸盐系、硼系、磷-氮系及聚合物/无机纳米复合等。随着环保要求的提高，无卤阻燃剂取代卤系阻燃剂的趋势已势不可挡。磷系阻燃剂虽然应用最为广泛，却因为阻燃剂添加量大而影响材料的抗冲击强度，降低PC的水解稳定性及热变形温度；硅系阻燃剂虽然能够满足阻燃、环保及透明性的要求，但是生产成本较高；磺酸盐系阻燃剂虽然添加量小，但是水解稳定性差，在产品中的长期阻燃稳定性较差；硼系阻燃剂需要和其他类型阻燃剂复配才能达到所需阻燃要求；磷-氮系阻燃剂的研究已成为热点，但是尚未实现工业化生产和规模化应用；纳米复合及其他无机体系阻燃剂对材料的透明性影响较大。

目前，随着阻燃技术的进步以及人们对阻燃材料的要求日益苛刻，以上所述的单一型阻燃剂已不能满足行业需求，有相关的专家和学者提出了协同阻燃的概念，即将单一型阻燃剂复合化或者和其它阻燃剂进行有效组合，使一个体系中包含多个有效阻燃元素，这些阻燃元素能够相互协同，从而形成一个新的高效阻燃体系。

膨胀型阻燃剂正是将协同阻燃技术完美实现的例子。膨胀型阻燃剂(IFR)是一种含氮、磷元素为主要组成的复合阻燃剂，它集酸源、炭源、气源于一体，因受热时发泡膨胀，故称为膨胀型阻燃剂。膨胀型阻燃剂作为一类高效低毒的环保型阻燃剂，被公认为是实现阻燃剂无卤化的有效途径之一，因此在高分子材料阻燃领域中极具应用潜力。

公开号为CN 102977575A的中国专利公开了一类磺酸盐阻燃剂及其制备方法，该类磺酸盐阻燃剂含N、S两种有效阻燃元素，以三聚氯氰为原料，分别和氨基乙磺酸、对氨基苯磺酸和2，5-二磺酸基苯磺酸反应制得三种不同类型的磺酸盐阻燃剂。该发明实现了将N、S 两种元素融合在一个分子内实现协同阻燃的目的，阻燃剂分子结构简单，合成方法新颖，但该发明未将该类阻燃剂应用于阻燃高分子材料测试阻燃效果。

公开号为CN 104262682B的中国专利公开了一种含环三磷腈及杯[4]芳环结构的氧杂膦菲阻燃剂、制备方法及其应用，该阻燃剂中N、P两种元素可协效阻燃，既可作为反应型阻燃剂制备无卤阻燃树脂，又可作为添加型阻燃剂用于工程塑料的无卤阻燃剂。该阻燃剂合成方法繁琐，生产成本较高。

发明内容：

本发明需要解决的技术问题是将N、P、S三种有效阻燃元素组装于单一分子内，设计出一类新型分子内协效膨胀型阻燃剂。

本发明需要解决的另一个关键技术问题是提供新的膨胀型阻燃剂制备方法。