[发明专利]一种含磷、氮膨胀型阻燃聚合物及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201010264384.X 申请日: 2010-08-19
公开(公告)号: CN101914208A 公开(公告)日: 2010-12-15
发明(设计)人: 胡源;台启龙;宋磊 申请(专利权)人: 中国科学技术大学
主分类号: C08G79/02 分类号: C08G79/02
代理公司: 安徽省合肥新安专利代理有限责任公司 34101 代理人: 汪祥虬
地址: 230026*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 膨胀 阻燃 聚合物 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

本发明属于无卤阻燃聚合物技术领域,具体涉及含磷、氮膨胀型阻燃聚合物及其制备方法。

背景技术

高分子材料具有质轻、耐化学腐蚀、易加工成型、使用温度范围广、性价比高等诸多优点,已被广泛应用在电子、电器、建筑等领域和日常生活中。但由于大多数高分子材料由C、H、O等元素组成,较易燃烧而引起火灾,对人们的生命财产带来巨大的威胁和损失。

目前工业上主要采取在高分子材料基体中添加含卤阻燃剂来解决高分子材料的易燃性问题。例如,中国专利公开号CN1966567A、CN1410480报道的一些含溴阻燃剂,在聚苯乙烯、ABS树脂中具有优异的阻燃效果。然而,含有此类阻燃剂的高分子制品在燃烧时会释放出有毒的、腐蚀性的气体,对人类和环境存在着极大的隐患。为此,欧盟在2003年颁布了两项指令:“报废电子电器设备指令”(WEEE)和“关于在电子电器中禁用有害物质指令”(RoHS),严禁在电子电器中添加多溴联苯醚等有害物质。因此开发高效无卤阻燃剂具有重大的理论和现实意义。近年来,膨胀型阻燃剂由于具有优异的阻燃性能,已经成为一种可逐渐替代含卤阻燃剂的新型环保阻燃剂。该类阻燃剂主要含磷、氮元素。按照阻燃剂组分划分,一般可以分为单组分和多组分膨胀型阻燃剂,如季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐类,聚磷酸铵/季戊四醇/三聚氰胺三组分膨胀型阻燃剂。中国专利公开号CN1807552、CN1446844、CN101463154报道的一些磷氮膨胀型阻燃剂不含卤素,效果好,可以替代部分含卤阻燃剂。然而,大部分的膨胀型阻燃剂都有以下缺点:一是它们的分解温度较低,不能满足某些塑料的加工要求,二是一些膨胀型阻燃剂组分易吸湿、长期使用会发生渗透析出,降低材料的阻燃性能和使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提出一种含磷、氮膨胀型阻燃聚合物及其制备方法,以克服现有技术的上述不足。

本发明的含磷、氮膨胀型阻燃聚合物,其特征在于分子结构中含有如下所示的含磷和含氮的磷酰胺结构的高分子结构单元:

其中,n为1-200的整数,R1为氧或硫,R为烷氧基、烷硫基、芳氧基或芳硫基,X为氯或溴,Q为亚烷基或芳基或含有至少一个烷基取代基的芳基。

本发明的含磷、氮膨胀型阻燃聚合物的制备方法,其特征在于将二磷酰氯或二磷酰溴和含有二胺官能团的化合物通过溶液缩聚或熔融缩聚反应脱去小分子而成;用反应式表示为:

式中n为1-200的整数;在前一双官能团化合物(A)中,R1为氧或硫,R为烷氧基、烷硫基、芳氧基或芳硫基,X为氯或溴;后一双官能团化合物(B)为二氨基化合物,选自对苯二胺、间苯二胺、乙二胺、4,4-二氨基二苯甲烷、3,3-二氨基二苯甲烷、4,4-二氨基二苯砜、3,3-二氨基二苯砜、4,4-二氨基二苯醚、3,4-二氨基二苯醚、尿素、二乙烯二胺或1,4-丁二胺中的一种或其混合物;Q为相应的亚烷基或芳基或含有至少一个烷基取代基的芳基;

所述溶液缩聚法为:将式中前一双官能团化合物(A)和后一双官能团化合物(B)按照摩尔比1∶0.3-3.0,加入到溶剂中,按照缚酸剂和双官能团化合物(A)摩尔比0.1-2.5加入缚酸剂三乙胺、吡啶、氧化钙、碳酸氢钠或碳酸钠中的一种,搅拌均匀后在-5℃-100℃反应至不再有氯化氢生成;然后过滤除去反应生成的缚酸剂盐和溶剂,将产物溶解在强极性溶剂中,然后用相对于强极性溶剂体积量5-20倍的沉淀剂进行沉淀析出,经过滤、洗涤和干燥后得到固体产物;

所述熔融缩聚法为:将式中前一双官能团化合物(A)和后一双官能团化合物(B)按照摩尔比1∶0.3-3.0,在氮气保护下,在50℃-200℃反应1-10h,减压除去未逸出的氯化氢气体,即得到固体阻燃剂;或,将产物溶解在强极性溶剂中,然后用相对于强极性溶剂体积量5-20倍的沉淀剂进行沉淀析出,经过滤、洗涤和干燥后得到固体产物。

所述溶剂选自乙腈、四氢呋喃、二氯甲烷或N,N-二甲基乙酰胺。

所述用于溶解产物的强极性溶剂选自二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。

所述的沉淀剂选自水、乙醚、甲醇或乙醇,或它们的混合物。

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