[发明专利]一种呋喃基阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种呋喃基阻燃剂及其制备方法，属于含磷生物基阻燃材料技术领域。本发明以呋喃类化合物(5‑羟甲基糠醛和糠胺)为原料，并将其与磷、氮、硅等阻燃元素相结合，所制备的新型呋喃基阻燃剂含有亚氨基活性官能团，可以与聚合物能够形成较强的互相作用力，进而制备具有良好相容性的阻燃生物基聚合物复合材料。本发明的呋喃基阻燃剂具有较高的磷含量，或同时含有磷‑氮或磷‑硅阻燃元素，能够发挥协同阻燃效应，具有阻燃效率高的优点，同时还具有分子量大、芳环结构丰富、亚氨基活性官能团等特点，与基体能够形成共价键或氢键等强相互作用，具有力学增强的效果。

技术领域

本发明涉及一种呋喃基阻燃剂及其制备方法，属于含磷生物基阻燃材料技术领域。

背景技术

随着科学技术的进步与社会的快速发展，聚合物材料已然成为实用性材料的重要组成部分。聚合物材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，主要包括塑料、橡胶、纤维、涂料及胶黏剂等，其最显著的特点是主要由碳氢元素组成，普遍具有较强的易燃和可燃性。然而，聚合物材料的应用领域广泛且重要，一旦发生火灾将会造成十分严重的后果和损失。因此，必须对其进行阻燃改性，确保其在使用方面的安全性和可靠性。

近年来，全球可持续发展的战略布局对阻燃材料的研发技术提出了更高的需求，绿色环保型阻燃材料是阻燃领域发展的必然趋势。生物质材料作为一类储量丰富的天然材料，其来源广泛、价格低廉、环境友好且毒性较低。因此，充分利用生物质可再生资源既能减少化石能源的开采，又能保护环境，受到科研界和工业界的广泛关注。随着生物基材料的发展，以生物质来源的材料为起点制备绿色可持续的生物基阻燃剂是目前阻燃领域的热点研究方向之一。

生物基呋喃环化合物，是一类含氧五元杂环的化合物，因具有与苯环相媲美的结构特性而受到广泛关注。它主要来源于农副产品如甘蔗渣、玉米芯、麦麸、秸秆和锯木屑等，开发利用这些农作物副产物既缓解了资源压力，又提高了经济效益。呋喃类化合物具有良好的反应性、热稳定性和成炭性，在制备阻燃剂方面具有广阔的应用前景。

发明内容

[技术问题]

目前呋喃类化合物在阻燃方面的研究才刚刚起步，有关呋喃基阻燃剂的研究较少。

[技术方案]

为了解决上述问题，本发明以呋喃类化合物(5-羟甲基糠醛和糠胺)为原料，并将其与磷、氮、硅等阻燃元素相结合，所制备的新型呋喃基阻燃剂含有亚氨基活性官能团，可以与聚合物能够形成较强的相互作用力，进而制备具有良好相容性的阻燃生物基聚合物复合材料。本发明的呋喃基阻燃剂具有较高的磷含量，或同时具有磷-氮或磷-硅阻燃元素，能够发挥协同阻燃效应；呋喃基阻燃剂的分子量较高、芳环结构丰富，不易迁移、析出。

本发明的第一个目的是提供一种呋喃基阻燃剂，其结构式如式Ⅰ：

其中，R₁为以下结构中的至少一种：

R₃为C1-C16的直链、支链或环状烷基的至少一种；

R₂为以下结构中的至少一种：

在本发明的一种实施方式中，所述呋喃基阻燃剂的合成路线如下：

本发明的第二个目的是提供一种制备呋喃基阻燃剂的方法，包括如下步骤：

(1)将5-羟甲基糠醛和缚酸剂溶解于有机溶剂中，然后滴加含氯化合物，0～80℃下反应2～12h，反应结束后过滤，洗涤，分液，除去溶剂，得到中间体；

(2)将中间体、糠胺和含磷化合物加入反应器中，在50～100℃下反应2～24h，反应后将粗产物过滤，洗涤，除去溶剂，得到呋喃基阻燃剂。