[发明专利]三嗪基氮磷系阻燃剂、阻燃水性丙烯酸涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了三嗪基氮磷系阻燃剂、阻燃水性丙烯酸涂料及其制备方法，其中所述阻燃剂通过将烯丙基羟乙基醚改性的三聚氯氰与9，10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物(DOPO)进行加成反应，再与乙二胺进行反应获得，该阻燃剂为大分子三嗪基型阻燃剂，其中改性三嗪基与DOPO构建了氮磷协同型阻燃体系，大大提高了阻燃效率，将所得阻燃剂与水性丙烯酸乳液共混可进一步制得性能均一、稳定、优异的阻燃水性丙烯酸涂料。

技术领域

本发明属于丙烯酸涂料的技术领域，具体涉及氮磷系阻燃水性丙烯酸涂料的技术领域。

背景技术

在阻燃水性丙烯酸涂料的开发中，早期广泛使用的卤素类阻燃剂具有阻燃效率高、用量少、价格低的显著优点，但卤素类阻燃剂燃烧时会释放出有毒气体，对人的身体造成危害。因此，开发一种高性能的无卤阻燃水性丙烯酸涂料显得尤为重要。

目前制备无卤阻燃水性丙烯酸涂料主要方式是添加无机阻燃剂，比如氢氧化铝/氢氧化镁，三聚氰胺，膨胀石墨等，如中国专利申请CN 104356804A公布了一种阻燃丙烯酸涂料及其制备方法，其将无机阻燃剂凹凸棒土、沸石粉、沉淀硫酸钡、三聚氰胺以及硼酸锌复配使用，制备了一种阻燃性能优异的丙烯酸涂料。但添加无机阻燃剂的技术中，通常无机阻燃剂的用量较大，一方面加工难度较大，另一方面过多的无机填料会使涂料的综合性能变差，尤其影响涂料成膜之后的力学性能。在另一些现有技术中，如中国专利申请CN105585905A公布的一种新型的水基性膨胀隔热防火阻燃涂料及其制备方法中，所述膨胀型阻燃剂包括炭化剂季戊四醇、多聚磷酸铵和1.3.5-三嗪-2.4.6-三胺基，其以炭化剂季戊四醇、多聚磷酸铵和1.3.5-三嗪-2.4.6-三胺基作为阻燃剂成分加入水性基料树脂乳液中,制得了综合性能良好的阻燃涂料，但由于三嗪类小分子在基体中的溶解及扩散，在亚稳态条件会使其扩散到基体表面并在表面沉积，不仅影响产品美观，而且还会造成材料性能的下降。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种新型三嗪基氮磷系阻燃剂，及由其得到的水性丙烯酸涂料和两者的制备方法，所述阻燃剂克服了普通小分子三嗪基阻燃剂易于水解和迁移的缺点，使所得涂料在不使用无机阻燃剂下既能获得优异的阻燃性能，同时具有优良的成膜稳定性和力学性能。

本发明首先提供了如下的技术方案：

三嗪基氮磷系阻燃剂的制备方法，其包括：

获得烯丙基羟乙基醚改性的三聚氯氰；

通过9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物对所述烯丙基羟乙基醚改性的三聚氯氰进一步进行改性，得到DOPO改性三聚氯氰；

在碱性条件下，通过所述DOPO改性三聚氯氰与乙二胺在90-110℃下反应，获得所述三嗪基氮磷系阻燃剂。

根据本发明的一些具体实施方式，所述烯丙基羟乙基醚改性的三聚氯氰的获得包括：

向含有烯丙基羟乙基醚、碳酸氢钠、及第一有机溶剂的混合体系中滴加三聚氯氰的有机溶液，反应1-3h，得到所述烯丙基羟乙基醚改性的三聚氯氰；

其中，所述烯丙基羟乙基醚与碳酸氢钠的摩尔比为1：(2-4)，所述三聚氯氰与所述烯丙基羟乙基醚的摩尔比为1:1。

根据本发明的一些具体实施方式，所述第一有溶剂选自二氯甲烷。

根据本发明的一些具体实施方式，所述三聚氯氰的有机溶液的溶剂选自二氯甲烷。

根据本发明的一些具体实施方式，所述烯丙基羟乙基醚改性的三聚氯氰的获得包括：

将含有摩尔比为1：(2-4)的烯丙基羟乙基醚和碳酸氢钠，及与碳酸氢钠的固液比为0.0001-0.01mol/mL的二氯甲烷的混合体系降温至0℃；

将摩尔比与所述烯丙基羟乙基醚的摩尔比为1:1的三聚氯氰溶于二氯甲烷中，得到三聚氯氰的有机溶液；