[发明专利]磷腈阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了磷腈阻燃剂及其制备方法和应用，属于阻燃剂技术领域。将原料I或原料II和六氯环三磷腈溶于有机溶剂中，在缚酸剂的作用下反应，所述原料I为2‑氨基噻唑，所述原料II为4,4’‑二羟基联苯、4,4’‑二羟基二苯甲酮、4,4’‑(1,4‑苯二氧基)二酚、4,4’‑二羟基二苯醚基甲酮中的任一种。结构式I是由原料I制备的阻燃剂，其用于环氧树脂具有高效的阻燃抑烟功效。结构式II是由原料II制备的阻燃剂，其用于环氧树脂，不但具有高效的阻燃抑烟功效，而且有效提高环氧树脂力学性能，特别是可以将环氧树脂冲击强度提高2倍以上。

技术领域：

本发明属于阻燃剂及其制备和应用技术领域，具体涉及两种磷腈阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术：

阻燃剂，是指赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，主要是针对高分子材料的阻燃改性设计的。近年来，为避免含卤阻燃剂难以消除的环境毒性积累及二噁英等有害气体的产生，发展无卤阻燃环氧树脂体系成为阻燃材料领域重要的方向之一。其中，有机磷系阻燃剂是重要的无卤阻燃剂体系，拥有丰富的种类。例如磷酸酯类、聚磷酸铵、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)。但这些阻燃剂普遍难以同时满足高效阻燃及抑烟的要求，而且会破坏基材力学性能。环三磷腈类阻燃剂通常具有优异的热稳定性，但现有环三磷腈类阻燃剂制备工艺复杂，同时阻燃效率和抑烟效率不高，为了提高阻燃效果而大量使用时也会破坏基材力学性能。

发明内容：

本发明的目的在于提供两种磷腈阻燃剂及其制备方法和应用，解决了目前阻燃剂的阻燃效率、抑烟效率不高，大量添加导致基材力学性能降低的问题。

为了实现上述目的，本发明涉及的磷腈阻燃剂，具有以下结构式：

其中，R结构为：

中的任一种。

所述磷腈阻燃剂制备方法为：将原料I或原料II和六氯环三磷腈溶于有机溶剂中，在缚酸剂的作用下反应，所述原料I为2-氨基噻唑，所述原料II为4,4’-二羟基联苯、4,4’-二羟基二苯甲酮、4,4’-(1,4-苯二氧基)二酚、4,4’-二羟基二苯醚基甲酮中的任一种。

具体地，所述有机溶剂包括但不限于四氢呋喃、乙腈、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺中的任一种。所述缚酸剂包括但不限于三乙胺、碳酸钾、吡啶中的任一种。

具体地，所述结构式I(六氨基噻唑环三磷腈)具有互变异构的结构式：

本发明所述结构式I(六氨基噻唑环三磷腈)的制备方法为：

将溶有2-氨基噻唑的有机溶剂和缚酸剂添加到配有机械搅拌器，回流冷凝器和温度计的三口烧瓶中，搅拌均匀，缓慢滴加溶有六氯环三磷腈的有机溶剂，然后将混合物加热至回流温度并搅拌至反应完全。

具体地，上述制备方法中，所述2-胺基噻唑：缚酸剂：六氯环三磷腈的摩尔比为(6-6.2)：(6.2-7)：1。

本发明所述结构式II(含芳醚/酮基的环交联型聚磷腈)的制备方法为：

将原料II和缚酸剂溶于有机溶剂中，在超声或搅拌作用下，加入含有六氯环三磷腈的有机溶剂，在一定温度下交联聚合沉淀反应制备。

具体地，上述制备方法中，所述超声波功率为50～300W，反应温度为20～80℃。

所述磷腈阻燃剂作为阻燃剂应用于环氧树脂、聚烯烃、聚酰胺、聚碳酸酯等聚合物材料。所述阻燃环氧树脂应用时用于浇注体、纤维增强复合材料、黏结剂、涂料和电子封装材料；所述阻燃聚烯烃、聚酰胺、阻燃聚碳酸酯应用于电线电缆、电子电气、结构材料等领域。

本发明所述磷腈阻燃剂相对于现有技术具有如下有益效果：