[发明专利]一种含磷超交联多孔有机聚合物材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于多孔有机聚合物材料技术领域，涉及一种含磷超交联多孔有机聚合物材料及其制备方法和应用。在保护气氛件下，含磷多芳基单体、卤甲基芳香族化合物和溶剂搅拌混合均匀后，加入路易斯酸催化剂，在第一温度段反应第一时间段后，升温至第二温度段继续反应第二时间段；反应结束后，冷却至室温，过滤得到固体粗产物，洗涤固体粗产物，干燥得含磷超交联多孔有机聚合物材料；所述含磷超交联多孔有机聚合物材料作为添加型阻燃剂添加到聚合物基体中，用以提高聚合物基体材料的阻燃性能，制备高性能复合材料。本发明制备的含磷超交联多孔有机聚合物具有制备工艺简单、比表面积大、热稳定性好、阻燃与抑烟效率高等特点，具有较大的实际应用价值。

技术领域

本发明属于多孔有机聚合物材料技术领域，尤其是涉及一种含磷超交联多孔有机聚合物材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着轻量化概念的提出，高分子材料因其质轻高强、节能减耗、加工性能好等特点被广泛应用于家居、建材、汽车、航空航天等领域，在人类的生产生活中扮演着越来越重要的角色。然而，高分子材料主要由C、H元素组成，其固有易燃烧性大大限制了其在电子电气、家居建材等阻燃要求较高领域的应用。为了解决高分子材料带来的火灾隐患，多种含磷反应型或添加型阻燃剂被研发并应用于聚合物基体的阻燃。其中，含磷添加型阻燃剂因其使用方便、制备工艺简单、应用范围广的优势，受到了科研工作者的广泛关注。然而，含磷添加型阻燃剂(如磷酸三苯酯、三苯基氧化膦、三苯基磷等)与基体相容性较差、随时间的延长容易迁移等问题亟待解决，且添加量较多容易造成机械性能的损失。因此，人们迫切需求设计出兼容性好、高效阻燃、安全环保、成本适宜的多功能阻燃剂，并将其用于制备高性能聚合物复合材料。

近年来，由于独特的结构和优异的性能，多孔材料在聚合物阻燃领域的应用已经成为了一个研究热点。例如，已经报道了共价微孔聚合物(CMPs)和金属有机骨架(MOFs)应用于环氧树脂、聚苯乙烯、聚氨酯等聚合物材料的阻燃，结果表明它们可以有效地抑制聚合物的燃烧，并减少烟雾的释放。但是，这种将多孔材料物理共混掺入聚合物中的方式并没有充分利用孔的优势。

中国专利CN105251535A公开了一种多孔有机聚合物材料及其制备方法，在惰性气体保护下，将5,10,15,20-四-(X-苯基)卟啉金属配合物、二甲醇缩甲醛和路易斯酸催化剂在有机溶剂并混合，将得到的混合液在30-120℃搅拌6-120小时，待反应结束后，将体系冷却至室温，将反应生成的固体过滤、清洗、真空干燥后得到棕褐色多孔有机聚合物材料。其是以取代的5,10,15,20-四-(X-苯基)卟啉金属配合物为结构基元，通过二甲醇缩甲醛作为交联剂，在路易斯酸催化剂的催化下获得的多孔聚合物。

中国专利CN105801815A公开了一种手性多孔有机聚合物材料及制备方法，在30～120℃条件下和路易斯酸催化剂的作用下，且在二甲醇缩甲醛交联剂存在下，利用3,3'取代的联萘酚磷酸化合物和/或芳环化合物和/或稠环化合物和/或杂环化合物在有机溶剂中进行付克烷基化反应，获得比表面积为3 3000m²/g手性多孔有机聚合物材料。该专利通过改变作为反应单体的组分，能调节所得产物手性多孔有机聚合物材料的比表面积、孔参数以及联萘酚的种类和含量，产物可以作为多相催化剂应用于非均相不对称催化领域。

以上两个专利都介绍了两种多孔有机聚合物材料的制备方法，但是这两种材料都不涉及阻燃性能，其也主要是作为催化剂使用的，而不是用于阻燃材料领域。

发明内容

基于现有技术多孔聚合物阻燃材料的孔结构利用效果较差的问题，本发明提供一种含磷超交联多孔有机聚合物材料及其制备方法和应用。

本发明由含磷多芳基单体与卤甲基芳香族化合物在路易斯酸催化条件下通过Friedel-Crafts烷基化诱导交联合成一种含磷超交联多孔有机聚合物。同时，本发明还提供含磷超交联多孔有机聚合物在聚合物阻燃中的应用，将含磷超交联多孔有机聚合物材料与聚合物有效结合，充分利用含磷超交联多孔有机聚合物材料孔的优势，将聚合物单体浸入孔内，再原位聚合制备阻燃复合材料，同时提高聚合物材料的阻燃性能与机械性能。