[发明专利]支化与交联结构大分子膨胀阻燃成炭剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于膨胀阻燃成炭剂及其制备方法和应用技术领域，具体涉及一种支化与 交联结构大分子膨胀阻燃成炭剂及其制备方法和应用。

背景技术

聚烯烃具有优良的电绝缘性能、耐化学腐蚀性能和加工性能，且质轻价廉，因此 获得了广泛的应用。然而聚烯烃普遍存在耐燃性差、易熔滴的问题，极限氧指数(LOI) 仅有17.4左右，因此限制了其在电线电缆、电子电气、汽车、家装等领域的应用。为 解决聚烯烃阻燃性差的问题，现有技术通常都是在其中加入阻燃剂。但现有的含卤阻 燃剂由于燃烧时会产生大量有毒烟雾，其应用正受到越来越大的限制，而无机阻燃剂 如金属氢氧化物则阻燃效率低，对材料的力学性能等影响较大，也使其在很多领域难 以满足需要。

膨胀型阻燃剂(IFR)是近年来受到广泛关注的一种无卤阻燃剂，它是由炭源、酸 源和气源三部分组成。由于IFR阻燃的聚合物燃烧时表面会形成外层致密、内部疏松 多孔的膨胀炭层，该膨胀炭层因具有隔热、隔氧的作用，从而可赋予聚合物高阻燃性， 耐熔滴性，即使长时间或重复暴露在火焰中也有极好的抵抗性等优点。与卤素阻燃剂 相比，IFR由于无卤，无氧化锑而具有低烟，无毒，无腐蚀性气体放出等优点；与无机 阻燃剂相比，IFR具有阻燃效率高，对材料机械性能影响小等优点，因此受到人们的青 睐。

然而，传统的膨胀阻燃体系如聚磷酸铵-季戊四醇、季戊四醇磷酸酯、聚磷酸铵- 磷酸苯酯等，以及近年出现的集炭源、酸源和气源于一体的单分子膨胀型阻燃剂-磷酸 季戊四醇蜜胺盐等，仍然存在阻燃效率不够高、与高聚物的相容性差、易渗出、易吸 潮等缺点。

近年来出现的聚合型三嗪环衍生物虽因其具有以下优点而成为研究的热点之一： 1、无卤无毒；2、合成工艺简单，易于控制；3、初始分解温度高，热稳定性好，适用 于加工；4、阻燃效率高，阻燃性能好。如CN 1709968A及文献J.Journal of Applied Polymer Sci.94，1556-1561，2004中都分别公开了一种线型大分子三嗪类膨胀阻燃成炭 剂的结构与制备方法，并将该产品与其它组分组成的IFR体系用于聚乙烯(PE)的阻 燃，制得了具有优良阻燃性能及力学性能的无卤阻燃复合材料。此外，CN1715272A、 CN101024632A及李斌等(J.Polymer Degration and Stability.91，1380-1386，2006)也报 道了线型聚合型三嗪衍生物成炭剂及其合成方法。但由于以上文献合成的聚合型三嗪 衍生物成炭剂都为线型，并且其中富含羟基或氨基，故其耐水性能仍然较差，进而对 阻燃效率影响较大；其次与聚合物相容性差，对材料力学性能影响也较大。

发明内容

本发明的首要目的是针对现有技术存在的问题，提供一种支化与交联结构大分子 膨胀阻燃成炭剂，该成炭剂可以作为气源和炭源，与酸源组成新型的膨胀型阻燃剂体 系。

本发明的次要目的是提供一种制备上述支化与交联结构大分子膨胀阻燃成炭剂的 方法。

本发明的再一目的是提供一种由上述支化与交联结构大分子膨胀阻燃成炭剂的应 用。

一种支化与交联结构大分子膨胀阻燃成炭剂，其结构通式如下：

式中X、Y、Z为-NH-R-NH-、-NH-R₁-NH-、-NH-R₁-M-R₂-NH-、-NH-R₁-R₂-NH-、-O-R-O-、 -O-R₁-O-、-O-R₁-M-R₂-O-、-O-R₁-R₂-O-、-S-R-S-、-S-R₁-S-、-S-R₁-M-R₂-S-或-S-R₁-R₂-S- 中的任一种，可以相同，也可以不相同；其中R代表碳原子数为2～6的直链或支链烷 基以及含有-NH-或-NH₂取代的直链或支链烷基；R₁、R₂代表苯基或取代的苯基，且 R₁、R₂可以相同，也可以不相同；M代表碳原子数为1～6直链或支链烷基，胺基取代 的烷基，砜基，偶氮基或硫原子。