[发明专利]聚氨酯用反应型膨胀型阻燃剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术，尤其涉及一种同时含有酸源、炭源和气源且含有活性基团羟基的新型膨胀型阻燃剂，具体为聚氨酯用反应型膨胀型阻燃剂及其合成方法。 

背景技术

膨胀型阻燃剂（Intumescent Flame Retardant）含有磷、氮阻燃元素，且同时含有酸源、炭源及气源。这类阻燃剂受热后，发生分子内的磷氮复配效应，表面生成膨松且封闭的炭质泡沫层，可以阻燃、隔氧、消烟、防滴落等，且可以释放不燃气体，稀释聚合物燃烧所释放的可燃性气体，因此，具有优异的阻燃效果，且低毒、低烟、添加量少，是当今阻燃剂的发展趋势之一。 

聚氨酯材料由于其突出的化学稳定性、优良的力学性能、优秀的耐气候稳定性而得到广泛应用，其安全性和阻燃性也越来越受到重视。目前，聚氨酯材料的阻燃主要是通过物理添加有机和无机阻燃剂来实现的，这样对聚氨酯材料的性能有较大的影响，所以市场上急需一种能和异氰酸酯反应、成为聚氨酯材料分子内阻燃的阻燃剂，使聚氨酯材料本身成为阻燃材料，又不影响产品的性能。因此，提供一种同时含有磷、氮阻燃成分且含有活性基团羟基的新型膨胀型阻燃剂对聚氨酯材料阻燃意义非常重大。 

中国专利CN1437631A 报道了一种用于聚氨酯泡沫材料的复配型阻燃剂，该阻燃剂由大量低聚卤化有机磷阻燃剂、少量单体卤化有机磷阻燃剂、水溶性脲醛树脂和N, N-双（羟烷基）氨基甲基膦酸二烷基酯构成，该阻燃剂对聚氨酯软泡有良好的阻燃效果且能起到消烟、防滴落的效果。中国专利CN101058668A 公开了一种聚氨酯用阻燃添加剂，该物质由四溴双酚A双（烯丙基）醚与溴反应而成，该阻燃剂对聚氨酯泡沫能起到良好的阻燃效果，且阻燃性能获得了英国BS5852标准测试认证。但以上两专利涉及的产品都属于添加型阻燃剂，加入聚氨酯体系后会造成对聚氨酯产品力学性能的破坏。 

中国专利CN102167791A 公开了一种用于软质聚氨酯泡沫的反应型阻燃剂，该阻燃剂含有三种组分：一种含磷的多羟基化合物，一种含卤的多元醇和一种二官能度的扩链剂。该阻燃剂对聚氨酯泡沫材料阻燃效果持久，对泡沫力学性能影响较小。但该阻燃剂属于复配型阻燃剂，且其中含有卤素，受热后会产生有毒物质，造成对环境的污染。 

中国专利CN101935329A 公开了一种具有双羟基结构的磷酸酯，其结构通式为CH₃(CH₂)_nOPO(O(CH₂)_m)OH₂）或CH₃(CH₂)_nOPO(O(CH₂)_m O(CH₂)_m)OH₂），其中n≥3, m≥2；该产品能与异氰酸酯反应，赋予聚氨酯产品良好的阻燃性能。中国专利CN102304146A 公开了一种具有三羟基结构的磷酸酯，其结构通式为PO(O(CH₂)_n)OH)₃或PO(O(CH₂)_m O(CH₂)_m)OH)₃，其中n=2或3, m=2或3；该产品能作为反应型阻燃剂，可赋予聚氨酯产品良好的阻燃性能。但以上两专利所涉及的产品仅仅含磷一种成分，存在着阻燃成分单一，含量较低，使用量较大的缺点。 

中国专利CN1583768A 提供了一种N, N-双（2-羟乙基）氨甲基膦酸二乙酯制备方法。该发明的产品同时含有磷、氮阻燃成分，无卤、无毒，特别适用于聚氨酯泡沫材料的阻燃，是一种可与异氰酸酯反应的反应型阻燃剂。但该阻燃剂中磷氮成分含量偏低，使用量较大的，阻燃效果欠佳。 

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足，而提供了一种聚氨酯用反应型膨胀型阻燃剂及其合成方法。 

聚氨酯用反应型膨胀型阻燃剂，化学名称命名为3,9-二{N,N-二（2-羟乙基)-氨基}-2,4,8,10-四氧代-3,9-二磷螺环-3,9-二氧-[5,5]-十一烷，结构式如式（Ⅰ）所示： 

                                                    

式（Ⅰ）。

 本发明是通过以下技术方案实现的： 

聚氨酯用反应型膨胀型阻燃剂的合成方法，包括如下步骤：