[发明专利]光引发/无卤阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种光引发/无卤阻燃剂、其制备方法，及其在感光高分子材料和纳米阻燃复合材料中的应用。

背景技术

传统的卤系阻燃剂由于其阻燃效率高而被大量用于阻燃材料的生产，但是其在提高高分子材料阻燃性的同时，会在燃烧时产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性气体，妨碍救护及人员疏散，导致二次灾害发生。随着人们安全意识和环保意识的不断加强，卤系阻燃剂受到更多的限制，无卤阻燃成为一种必然的趋势。纳米无机阻燃剂在添加量较少的情况下，能够大幅度提高材料的阻燃性能，从而给聚合物的阻燃提供了新的途径。

蒙脱土(MMT)是一种层状硅酸盐，其结构片层是纳米尺度的，片层间具有可交换的阳离子如Na、Mg等，容易与有机阳离子如季铵盐进行离子交换反应，使有机阳离子进入蒙脱土片层间，将硅酸盐片层的层间距撑大。经有机阳离子处理的蒙脱土称为有机蒙脱土(OMMT)，有机阳离子使蒙脱土由亲水性转变为亲油性。OMMT较易通过插层法制备插层型结构或者剥离型结构的具有一定阻燃性能的聚合物/OMMT纳米复合材料。它的阻燃性主要来自其中的层状硅酸盐组分的物理阻隔作用，即促进材料燃烧时成炭、抑制熔滴、降低材料的热释放速率。

光聚合(又称光固化)技术作为一种新型的绿色技术，在涂料、粘合剂、印刷油墨、光刻蚀和生物材料等方面有着广泛的应用。此技术是指在光(紫外或可见光)的作用下，液态低聚物(包括单体)经过交联聚合而形成固态产物的过程。光引发剂(photoinitiator)是一种含有光敏基团的化合物，能吸收辐射能，激发后产生具有引发活性的中间体(自由基或阳离子)。它是光聚合体系的关键组成部分，直接关系到配方体系在光照射时低聚物及稀释剂能否迅速由液态转变成固态。光聚合具有聚合速度快、无溶剂等特点，光聚合制备有机无机/纳米复合材料常用的方法是原位(in-situ)光聚合，就是将改性或没有经过改性的纳米无机物直接填充、分散在光聚合体系中，制备得到复合材料。近年来利用光聚合制备有机/无机复合材料也有广泛的应用。

但是用插层法制备具有光引发活性的无卤阻燃剂，并通过原位光聚合制备具有阻燃性能的有机/无机纳米复合阻燃材料尚未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一类化合物。

本发明的另一目的目的在于提供该类化合物的制备方法。

本发明进一步的目的是提供该类化合物通过离子交换改性蒙脱土制备光引发/无卤阻燃剂。

本发明更进一步的目的是提供光引发/无卤阻燃剂作为光引发剂和阻燃剂在感光高分子材料和纳米阻燃复合材料中的应用。

本发明公开了如通式(I)或(II)所示的化合物：

其中，R为1-羟基-环己基-苯基甲酮去掉羟基后的残基；R₁或R₂选自C_1-6的烷基；R₃选自C_12-18的烷基。

本发明化合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将1摩尔份数含羟基的化合物和1-1.5摩尔份数的三乙胺在室温下溶于有机溶剂中得溶液A，将溶液A置于冰水浴中，使其温度降至0-5℃；

(2)将1-1.5摩尔份数的丙烯酰氯在室温下溶于有机溶剂得溶液B，将溶液B滴加到溶液A中，反应12-24小时，得到式(III)表示的化合物；

其中，R为1-羟基-环己基-苯基甲酮去掉羟基后的残基；

(3)将1摩尔份数的式(III)表示的化合物在室温下溶于质子溶剂中得溶液C；

(4)将1摩尔份数的仲胺或0.5摩尔份数的伯胺在室温下溶于质子溶剂中，然后滴加到溶液C中，反应2-24小时，除去质子溶剂，得到式(IV)或式(V)表示的化合物；

其中，R同上所述，R₁或R₂选自C_1-6的烷基；R₃选自C_12-18的烷基。

(5)将1摩尔份数的式(IV)或式(V)表示的化合物在室温下溶于有机溶剂中，加入1摩尔份数或0.5摩尔份数的碘甲烷，反应10-60分钟后，得到式(I)或式(II)表示的化合物。

上文所述的质子溶剂为甲醇或乙醇。

上文所述的有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、苯、四氢呋喃、甲苯或二甲苯。

上文所述的仲胺和伯胺的结构如下：

R₃——NH₂