[发明专利]一种大分子三嗪成炭剂的制备方法

说明书

发明了一种以三聚氯氰、一元胺和二元胺为原料，氢氧化钠为缚酸剂，以聚氧乙烯类表面活性剂为分散剂合成大分子三嗪成炭剂的方法。其过程是：向反应瓶中先加入三聚氯氰、分散剂和去离子水，当温度为10～30℃时，滴加一元胺、氢氧化钠和去离子水的混合溶液，2h滴完后保温反应2～3h；之后将物料升温至45～60℃，在此温度下，滴加1半量的二元胺、氢氧化钠和去离子水的混合溶液，1h滴加完后保温反应2～3h；再将物料升温至90～95℃，滴加剩余的二元胺、氢氧化钠和水的混合溶液，1h滴加完后保温反应4～6h。随后冷却至室温，过滤、水洗、干燥得产品。该方法不采用低沸点的有机溶剂，不仅简化了生产过程，而且制备过程中不存在溶剂挥发而引起的环境及安全等问题，且反应时间短。

技术领域

本发明涉及的是一种大分子三嗪成炭剂的制备方法，具体地说是以三聚氯氰、一元胺和二元胺为原料，氢氧化钠为缚酸剂，以聚氧乙烯类表面活性剂为分散剂合成大分子三嗪成炭剂的方法，属于化工及高分子材料助剂领域。

背景技术

阻燃剂是一种重要的高分子材料助剂，目前已报道的品种很多。膨胀型阻燃剂(IFR)是一类由酸源(脱水剂)、碳源(成炭剂)和气源(发泡剂)三部分组成的复合阻燃体系，具有阻燃效率较高、燃烧时产生的烟量及腐蚀性和有毒气体较少等优点，符合当前阻燃材料抑烟、低毒的要求，而被认为是一种极具发展潜力的绿色阻燃剂[陈涛,许肖丽,汪济奎,等.无卤膨胀阻燃剂研究进展.上海塑料,2017,180(4):1-8；潘利文,李孔哲,肖阳,等.膨胀型阻燃剂的研究进展.材料导报,2016,30(5):27-32]。

成炭剂是形成膨胀炭化层的基础，是影响膨胀型阻燃剂阻燃效果的关键物质之一。因此，开发新型成炭剂一直是膨胀型阻燃剂研究的重点。大分子三嗪成炭剂兼有成炭和发泡的双重作用，且难溶于水，和聚合物的相容性好。由它和聚磷酸铵(APP)复合而成的IFR不仅阻燃效果较传统的明显改善，而且阻燃材料的耐水性和机械性能也显著改善[王悦,祝展聪,周鑫,等.三嗪系成炭剂的研究进展.中国塑料,2018,32(2):10-18；刘鑫鑫,钱立军,王靖宇,等.阻燃材料中成炭剂的研究进展.中国塑料,2015,29(11):7-16]。因此，大分子三嗪成炭剂已广泛用于IFR。大分子三嗪成炭剂的品种很多，但其主要品种是以三聚氯氰、单元胺(如乙醇胺、丁胺等)和多元胺(如乙二胺、丁二胺、哌嗪)等为原料，氢氧化钠为缚酸剂，通过低温缩合、中温缩合和高温缩聚制得的[唐霜，尹昌宇，赖学军,等.三嗪类大分子成炭剂的合成及其在聚丙烯中应用.现代塑料加工应用，2012,24(4)：46-49；胡亚鹏,王香梅,李娟.多羟基结构三嗪成炭剂在膨胀阻燃PP中的应用.工程塑料应用，2016,44(6):99-103；张琪,仇艳艳,周福龙,等.侧链单体对哌嗪基三嗪成炭剂的合成及性能的影响.高分子材料科学与工程,2020,36(7):73-79]。由于三聚氯氰微溶于水，所以低温和中温缩合一般以水溶性溶剂或其水溶液为反应介质，主要是丙酮或丙酮水溶液。但由于丙酮沸点低，在高温缩聚之前必须通过蒸馏或过滤,脱去丙酮。这不仅造成合成过程麻烦，而且有相当多的易挥发、易燃易爆的丙酮会挥发至空气中而造成资源浪费、合成成本增加和环境污染，并存在严重的安全隐患，影响有关人员的身体健康[胡亚鹏,王香梅,李娟.多羟基结构三嗪成炭剂在膨胀阻燃PP中的应用.工程塑料应用，2016,44(6):99-103；张琪,仇艳艳,周福龙,等.侧链单体对哌嗪基三嗪成炭剂的合成及性能的影响.高分子材料科学与工程,2020,36(7):73-79；齐家鹏,许肖丽,胡爽.三嗪成炭剂的合成及在阻燃聚乳酸中的应用.高分子材料科学与工程,2017,33(9):13-17+24；李旭吴向阳徐静安.三嗪成炭剂的合成及对聚丙烯的阻燃.现代塑料加工应用,2009,21(2):49-52；张涛，杜中杰，邹威,等.三嗪类成炭剂的制备及其阻燃聚丙烯的研究.中国塑料,2013,27(4):80-84]。直接以水为反应介质，则反应速度慢，所需反应时间很长，且氯不易取代不完全[唐霜，尹昌宇，赖学军等.三嗪类大分子成炭剂的合成及其在聚丙烯中应用.现代塑料加工应用，2012,24(4)：46-49]。

发明内容