[发明专利]一种具有超支化结构的无卤阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种无卤阻燃剂，尤其涉及一种具有超支化结构的无卤阻燃剂，本发明还涉及该无卤阻燃剂的制备方法和应用。

背景技术

Flory于1952年首先提出超支化聚合物的概念，并讨论了它的结构和相对分子质量的分布。但由于超支化聚合物缺乏优良的力学性能，长期以来被认为无实际用途而置之不理。直到1989年Kim申请第一项关于超支化聚合物制备的专利以来，人们发现了它独特的结构与性能之间的关系，才重新提出并受到重视，且开展了大量的研究工作。而当今超支化聚合物已经成为高分子学科领域中又一新的研究热点。

树枝状或超支化聚合物是一类新型的具有三维结构的、高度支化的合成高分子。其与线型聚合物不同，具有高官能度、球形对称三维结构以及分子间和分子内不发生链缠结等结构特点。具有黏度低、互溶性好、活性高、易结晶、易成膜和易对其表面的多个官能团进行改性等性能特点，使得树枝状或超支化聚合物在工业、农业、国防、医学、生命科学、环境保护等领域有广泛的应用前景，如生物医用材料、信息存储材料、高效催化剂和吸水材料、油墨、环保涂料、感光材料、分离膜等。在专利文献US5587441，US5587446、US.5663260，Swe92005644、CN1488661A、CN101182375A、CN1966544A中分别报道了一系列的超支化聚酯，超支化聚醚，超支化聚氨酯，超支化聚酰胺等超支化聚合物的合成，广泛应用于涂料，粘合剂，流变助剂等领域。目前国内超支化聚酯的研究主要集中在超支化聚胺酯、超支化聚酰胺酯的合成及改性研究，其应用研究更是热点，已取得了一定的研究成果。超支化领域通过不同的分子设计、合成方法研究，将开拓出更多制备功能化材料的途径，阻燃剂也将其一大发展的方向。

早期使用较多的是卤系阻燃剂，其具有添加量少、阻燃效果明显、品种多、性价比高等特点。但是卤系阻燃剂对环境污染及对人体的毒害已经被高度重视，这也是卤系阻燃剂逐渐的退出历史舞台。无卤阻燃剂拥有低毒、低烟等优点而具有广阔的应用前景，尤其是基于磷氮协同效应的膨胀体系，除具有阻燃性之外，还具有增塑、热稳定、挥发性小等作用，对提高高分子材料的综合性能有十分重要的作用。而超支化聚合物在高分子阻燃领域的应用还尚处于起步阶段。在中国专利文献CN1382739A和CN101182375C中曾报道了超支化聚氨酯丙烯酸酯阻燃剂和超支化聚磷酸酯的制备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种具有超支化结构的无卤阻燃剂，其具有粘度低、可改善基体加工性能、端基含量大、易于端基设计、与基体相容性好等特点。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种制备工艺简单、原料易得且价格低廉的具有超支化结构的无卤阻燃剂的制备方法。

本发明所要解决的再一个技术问题是提供一种具有超支化结构的无卤阻燃剂的应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种具有超支化结构的无卤阻燃剂，具有如下结构通式：

其中所述的A为-O-R₁-O-或-NH-R₁-NH-，所述的B为以下之一的结构式：

所述的R₁为直链烷基、环烷基、芳基、直链上带有苯环的烷基、多个苯环间带有烷基的芳基、环烷基芳基、或者芳基环烷基，并且，R₁含有1～30个碳原子，或所述的R₁为含有S、O、N、Si或P原子的直链烷基、环烷基、芳基、直链上带有苯环的烷基、多个苯环间带有烷基的芳基、环烷基芳基、或者芳基环烷基，并且，R₁含有1～30个碳原子。

该阻燃剂由结构通式为HO-R₁-OH或NH₂-R₁-NH₂和三氯氧磷在催化剂作用下缩聚得到。具体见如下反应式：

一种具有超支化结构的无卤阻燃剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

①在反应器中，将三氯氧磷缓慢滴加到非质子性溶剂中，在惰性气体或氮气保护下，搅拌0.5～3小时，得到浓度为0.01～1mol/L的溶液；

②将A₂单体与催化剂溶解于非质子性溶剂中，溶解过程加热，控温10～100℃，得到A₂浓度为0.01～1.5mol/L；

③将步骤②中所得的混合溶液逐步滴加到三氯氧磷溶液中，控制滴加时间为0.5～3小时，滴加完毕，分别控制温度在0～50℃，50～150℃各反应3～20小时；