[发明专利]磷氮型阻燃剂的制备及其在耐老化阻燃复合材料中的应用

说明书

本发明公开了一种磷氮型阻燃剂的制备及其在耐老化阻燃复合材料中的应用。混合一水肌酸、尿素和磷酸溶液，油浴搅拌反应，自然冷却至室温，得反应后溶液；反应后溶液倒入无水乙醇中，产生絮状产物，多次离心洗涤，干燥，制得磷氮型阻燃剂。聚乙烯醇溶于去离子水中，得聚乙烯醇溶液；混合荧光粉、一水肌酸和聚乙烯醇溶液，搅拌均匀，得分散体系；室温下干燥，制得耐老化阻燃聚乙烯醇复合材料。该制备方法使用的原料便宜，工艺简单，适合大规模的工业化生产。制得的耐老化阻燃聚乙烯醇复合材料不改变原有聚乙烯醇的透明度，能够更广泛的应用于装饰领域。

技术领域

本发明属于阻燃技术领域，涉及一种新型磷氮型阻燃剂的制备方法；本发明还涉及一种该制备方法制得的阻燃剂和可被紫外、近紫外有效激发的荧光粉在耐老化阻燃聚乙烯醇复合材料中的应用。

背景技术

易于加工、成本低廉的有机高分子材料广泛应用于各个领域，但是有机高分子材料极易燃烧，极大地威胁着人类的生命和财产安全。同时，有机高分子在紫外光作用下容易老化，常引起仪器设备提前失效，材料大量流失等不良后果，不但造成经济损失，资源浪费，而且材料的失效分解也会对环境产生污染。为解决这些问题，人们通常向有机高分子材料里添加阻燃剂和紫外吸收剂。

目前，提高有机高分子材料阻燃性能和耐老化性能的最常用方法是在聚合物基体中加入阻燃剂和紫外吸收剂。常见阻燃剂有卤素阻燃剂、磷基阻燃剂、氮基阻燃剂、金属氢氧化物阻燃剂等。各种阻燃剂中，卤素类阻燃剂的效果较好，但卤素类阻燃剂燃烧时会产生有毒致癌物质，并且产生大量的烟和具有腐蚀性的气体，容易对环境造成危害。因此大多数国家已逐步禁止使用含卤阻燃剂。

常见吸收剂有TiO₂、ZnS等，TiO₂和ZnS虽然具有较好的紫外吸收性能，但是吸收紫外线后会产生具有强氧化性的空穴和具有强还原性的光生电子，这些空穴与电子会和O₂、H₂O等物质反应，生成化学活性较高的自由基，而这些自由基能够和高分子材料发生反应，打断分子间的化学键，降低高分子材料性能，并最终导致其分解。因此，环保型无卤阻燃剂和耐老化阻燃聚合物的设计与研发迫在眉睫。

一水肌酸（creatine monohydrate）是脊椎动物体内自然存在的一种富含氮类的有机酸，其来源广泛，价格低廉，工业上已经能够大规模生产，但从未将其应用于阻燃领域。

荧光粉可以有效吸收紫外、近紫外光，并转化为其他可见光，从而提高材料的耐老化性能。将荧光粉加入聚乙烯醇中可以制得耐老化聚乙烯醇复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种不含卤素、环境友好、阻燃性能优异的磷氮型阻燃剂的制备方法。

本发明的另一个目的是提供一种上述制备方法制得的磷氮型阻燃剂在耐老化阻燃聚乙烯醇复合材料中的应用。

本发明所采用的技术方案是：一种磷氮型阻燃剂的制备方法，具体按以下步骤进行：

1）按质量比1︰2～5，分别取一水肌酸和尿素，再按1g一水肌酸需用30～50mL质量分数为80～90%磷酸溶液的比例，取磷酸溶液；混合一水肌酸、尿素和磷酸溶液，在110～150℃的油浴温度下，以400～500rpm的转速搅拌反应2～10h，自然冷却至室温，得反应后溶液；

2）按体积比2～3︰5，分别取反应后溶液和无水乙醇，将反应后溶液倒入无水乙醇中，产生白色絮状产物，用乙醇或丙酮多次离心洗涤，在温度60℃的环境中干燥10h，制得磷氮型阻燃剂（磷酸化一水肌酸）。

本发明所采用的另一个技术方案是：一种上述制备方法制得的磷氮型阻燃剂在耐老化阻燃聚乙烯中的应用方法。具体为：

1）按质量比1︰20～25，分别取聚乙烯醇和去离子水，将聚乙烯醇溶于去离子水中，升温至90～95℃，搅拌3～4h，得聚乙烯醇溶液；