[发明专利]液态无卤磷氮协同阻燃剂及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及阻燃剂的合成技术领域，具体涉及有机液态无卤磷氮协同阻燃剂的合成方法。

背景技术

随着合成材料的广泛应用和不断发展，人们对阻燃材料也提出了更高的要求，近年来，塑料、橡胶、合成纤维等聚合物材料及其制品得到蓬勃发展，并广泛应用于工业、农业、军事等国民经济的各个方面，但这些材料都属于易燃、可燃，且在燃烧时热释放速率大，热值高，火焰传播速度快，不易熄灭，有时还产生浓烟和有毒气体，造成对环境的危害，而且对人们的生命安全形成巨大的威胁。为此各国都制定了日益严格的防火安全标准，近几年全球阻燃剂的市场呈快速增长趋势。阻燃剂也早己成为材料加工的重要添加剂之一。在未来的几年里，新的阻燃聚合材料会得到充分利用，新型阻燃试验标准将进一步完善和丰富，更加严格的阻燃规范将被考虑和制定，新型的阻燃方法和阻燃技术，包括计算机模拟和阻燃材料的分子设计，将被用于研制更加高效的阻燃高聚物。在开发和研究具有高阻燃性、低成本、易合成阻燃剂的同时，环保与生态安全的阻燃剂的开发成为各国科学家迫在眉睫要解决的事情。

目前常用的阻燃剂可分为有机卤系(溴系及氯系)、有机磷系及无机系三大类。溴系阻燃剂的市场规模及应用领域长期雄居各类阻燃剂之首。但由于溴系阻燃剂在生产及使用过程中造成环境危害，欧盟己经宣布将从2006年7月1日起在电子产品中停止使用溴系阻燃剂。由于溴系阻燃剂的高性价比，今后一段时间内在全球其他一些地区仍会被广泛应用，但其退出阻燃剂市场的结局将成为今后发展的趋势。无机阻燃剂因其特殊的结构性质很难掺杂到现有材料中去，特别是在对材料性能有着高要求的今天，无机阻燃剂的复配性和对机械性能的影响成为阻燃剂的广泛应用的瓶颈。现在虽然科研工作者提出了试图通过表面包覆等一些方法来改善无机阻燃剂的复配性问题，但是大量的掺杂仍然会对材料的机械性能产生很大的影响。磷系阻燃剂作为最具有应用潜力的阻燃剂也越来越受到人们的关注，特别是以磷元素为主，协同碳、氮型膨胀阻燃剂的发现为阻燃剂的发展带来了新的生机。添加这类阻燃剂的高聚物受热时表面能生成一层均匀的炭质泡沫层，此层具有隔热、隔氧、抑烟、并能防止熔滴等作用，故具有良好的阻燃性能，且符合当今阻燃剂少烟、低毒的发展趋势，另外，此类阻燃剂还具有优异的热稳定性和加工、使用性能，因而受到一致推崇，成为今后阻燃材料发展的主流。

阻燃技术利用受到了更高材料要求的挑战，其在应用上存在的主要问题有:(l)阻燃产品技术水平低，大多数产品在高温下会释放出有毒气体，或在应用一段时间后，阻燃性能明显下降;(2)阻燃产品的阻燃效果低，价格高、对材料的机械性能影响大；(3)适用性较差，不同的阻燃剂只能添加到一种或极少的几种材料中；(4)可设计性差，一般的阻燃剂同系列的产品很单一，在应用中由于材料自身的差异使得阻燃剂的应用也受到的限制。正是由于这些原因使得阻燃剂的普及和广泛应用受到了限制，开发和生产具有阻燃效果优异、价格低廉的高性能、适用性强，可设计性的磷系多元素协同阻燃剂成为阻燃材料市场发展的趋势，也必将带来巨大的社会和经济效益。

发明内容   

本发明为解决上述现有技术存在的不足之处，提供了一系列液态无卤阻燃剂及其合成方法，不但具有良好的阻燃性能，而且无卤素对环境友好，利于添加和工业化生产，可广泛应用于现在的阻燃材料的众多领域。

本发明的技术方案是：液态无卤磷氮协同阻燃剂，阻燃剂的分子结构通式：

式中：

n表示1-7的整数，优选为1-5的整数，更优选为1-3的整数；

R₁表示增加分子链长的二胺类或二醇类有机物，优选为含碳原子个数小于8的有机二醇类、二胺类或它们的混合有机物，更优选为含碳原子小于6的有机类物，常用的为：乙二胺、己二胺、尿素、硫脲、乙二醇、丙二醇和二酚类有机物；

R₂、R₃、R₄、R₅表示封端物质，主要是用于取代低聚物上的卤素，优选为碳原子数小于10的一元醇，一元胺、尿素、硫脲、三聚氰胺等。更优选为：甲醇、乙醇、丙醇、苯胺、尿素、硫脲和三聚氰胺中的一种或他们的混合物；

式中提供磷源的物质为三氯氧磷、五氯化磷、五氧化二磷或磷酸中的一种或他们的混合物，优选为三氯氧磷、五氯化磷和磷酸；