[发明专利]一种倍半硅氧烷改性三聚氰胺阻燃剂及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201910598283.7 申请日: 2019-06-28
公开(公告)号: CN110408032B 公开(公告)日: 2023-01-03
发明(设计)人: 杨海宽;王宏艳;詹婷婷 申请(专利权)人: 中北大学
主分类号: C08G77/388 分类号: C08G77/388
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 030051 山西省太原市尖*** 国省代码: 山西;14
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摘要:
搜索关键词: 一种 倍半硅氧烷 改性 三聚 阻燃 及其 制备 方法
【说明书】:

发明公开了一种倍半硅氧烷改性三聚氰胺化合物及其制备方法和应用。所述方法是由原料三聚氰酰氯、对氨基苯甲酸和氢氧化钠在水溶剂体系中反应,制备得到4,4′,4″‑(1,3,5‑三嗪‑2,4,6‑三氮)三苯甲酸,再将其和2‑乙氧基‑1‑乙氧碳酰基‑1,2‑二氢喹啉、单氨基倍半硅氧烷在二氧六环和甲醇的混合溶剂体系中反应,制备得到目标产物。经测试,本发明制备的倍半硅氧烷改性三聚氰胺化合物可显著提高与高分子材料的相容性,从而有效提高其阻燃效率。另外,本发明所述化合物制备方法简单,原料易得,成本低,可实现规模化生产,具有很强的实用价值。

技术领域

本发明属于高分子材料和阻燃化学领域,具体涉及一种倍半硅氧烷改性三聚氰胺化合物及其制备方法与应用。

背景技术

随着高分子材料的发展,大量易燃物质的产生给社会带来了越来越多的危害。据调查显示,美国每年至少4000人因火灾而亡,欧洲不止5000人,造成的经济损失更是数以亿计。因此,作为一种可使易燃材料具有难燃性质的助剂,阻燃剂的重要性不言而喻。上世纪初期,科研者开始对阻燃技术进行深入研究,致力于研究出高效的阻燃剂。相较于本质阻燃材料,添加型阻燃材料的使用更为广泛。添加型阻燃剂材料可将阻燃剂与易燃材料通过物理结合或化学反应,制备出具有优异阻燃性质的材料。常见的阻燃剂有卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂。研究初期,由于单元素添加的优势,卤系和磷系阻燃剂使用更为广泛,其中比较容易应用的卤系占主导地位。但是到了20世纪80年代,科研者开始注意到了环境问题,传统阻燃剂的缺陷也引起很大重视。含卤素、磷元素阻燃剂燃烧会放出卤化氢、磷化氢剧毒气体;卤素发烟量很大且具有一定的腐蚀性;含磷元素阻燃剂热稳定性差,需要进行超细化处理,但与此同时增加了发生粉尘爆炸的危险。由于危害巨大,美国和欧洲都一定程度上禁止了含卤体系的使用。为了解决这些问题,研发新型阻燃剂迫在眉睫。

相较于含卤、含磷阻燃剂,三聚氰胺阻燃剂在环保方面有很大优势。作为一种氮系无卤阻燃剂,它避免了毒性强和发烟量大的危害,解决了磷系阻燃剂热稳定性差的弊端,而且还有价格低,适用性强,阻燃效率高等优点,长远考虑是一类很有发展前途的阻燃剂。另外,因为氮系阻燃剂与其他阻燃剂可以产生协同效应而制出更好的阻燃剂,三聚氰胺基阻燃剂开始被研究和使用,其中三聚氰胺和氰尿酸或磷酸盐合成的阻燃剂使用更为广泛。它们的阻燃原理以气相阻燃为主,即受热分解产生氨气、三聚氰胺等不燃性气体从而达到阻燃效果。因其阻燃剂用量少、效果明显而迅速打开了市场,同时也吸引了很多科研者对其进行深入研究。但随着研究发现,普通的三聚氰胺基阻燃剂也存在一些不利因素。三聚氰胺阻燃剂常与高分子材料结合,但由于两者相容性差,无法均匀分散,阻燃性能受到一定程度的影响。如尼龙6本身的耐热性很差,其键合性质与三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)相似,两者可结合而提高阻燃性能,但却由于MCA与尼龙材料之间的相容性差,导致阻燃效率很低。同时,三聚氰胺阻燃剂还存在制备过程复杂,原料不易得等问题。可见普通的三聚氰胺基阻燃剂仍然限制其更好的发展。因此,研发新型三聚氰胺阻燃剂来解决现有技术的问题则变得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于针对上述不足而提供一种倍半硅氧烷改性三聚氰胺化合物,其可以作为阻燃剂使用,提高与高分子材料之间的相容性、热稳定性、成炭性,进而增大阻燃效率。

提供倍半硅氧烷改性三聚氰胺化合物的制备方法,是本发明的另一目的。

具体地,本发明所述的倍半硅氧烷改性三聚氰胺化合物,化学式C117H225N9O39Si24,具有以下结构式:

本发明所述倍半硅氧烷改性三聚氰胺化合物的制备方法包括以下步骤:

1)在水溶剂体系中,以三聚氰酰氯、对氨基苯甲酸和氢氧化钠为原料反应,制备4,4′,4″-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三氮)三苯甲酸;

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