[发明专利]一种硅树脂改性磷酸多元醇酯三聚氰胺盐阻燃剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于硅树脂改性磷酸多元醇酯三聚氰胺盐的膨胀型阻燃剂及其制备方法和用途，属于高分子材料无卤阻燃技术领域。

背景技术

聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类高分子材料在生活用品、包装材料、机械工程、电子电气、车辆船舶、通讯及电力电缆等众多领域的应用十分广泛。然而，聚烯烃塑料又是很容易燃烧的材料，在众多工程应用中大都涉及到对材料的阻燃要求。因此，作为工程塑料使用时，聚烯烃材料必须经过阻燃处理。近年来，环境友好的无卤阻燃剂体系逐渐成为高分子材料阻燃处理的重要选项，而膨胀型阻燃剂及相关技术，在聚烯烃无卤阻燃领域更是独树一帜，尤为引人注目。膨胀型阻燃剂体系同时含有所谓酸源、碳源和气源，这样在火灾发生时阻燃剂就会通过脱水、成炭和发泡等过程迅速膨胀形成隔热、隔氧、难燃的泡沫炭层，从而达到良好的阻燃目的。

膨胀型阻燃体系的鲜明特征是阻燃剂组合物中同时含磷、含氮和含有多羟基物质（或多羟基物质的衍生物），通常是以某种磷酸多元醇酯或其衍生物为基础，再配入适量的含氮化合物（如三聚氰胺，氰尿酸类物质）或含磷含氮化合物（如磷酸三聚氰胺盐，聚磷酸铵）等物质，形成酸源炭源和气源的协调，从而达到良好的膨胀阻燃效果，这些情况如中国专利CN200510021217.1，CN201210104716.7和高分子材料科学与工程，2003，19（6）；天津化工，2006，20(4)；中国阻燃，2012,3文献所报道。

在膨胀型阻燃剂组合物调制过程中，所涉及到的诸如三聚氰胺等简单含氮物质和磷酸三聚氰胺，聚磷酸铵等含磷含氮物质，多年来被广泛用于防火涂料等领域，因此已经是成熟的化工商品。而膨胀型阻燃剂组合物中所需的磷酸多元醇酯或其衍生物等关键物质，由于以下的原因，至今在工业化发展上不太顺利：

1、三氯氧磷等磷酰氯物质与多元醇酯化过程中氯化氢排放等问题。

目前绝大多数研究者以及生产者制备膨胀阻燃剂配方中所需的磷酸多元醇酯，均以三氯氧磷出发，与季戊四醇，新戊二醇等多元醇反应（酯化），同时放出氯化氢，如“精细石油化工，1993，6；塑料助剂，2007，4；GB2458058；US2009163627”等文献所述，这就是所谓磷酰氯法。其典型的反应为:

三氯氧磷作为一种磷酰氯，与多元醇的羟基反应迅速，酯化进行完全。由此得到一系列环状或笼状结构的磷酸酯，众多文献已经反复证实这些磷酸多元醇酯在众多高分子材料膨胀阻燃配方中的重要性。然而，原料三氯氧磷是一种危险化学品，在制造，储运和使用过程中都有爆炸的危险；再者，以三氯氧磷出发制造磷酸多元醇酯，必然释放出大量既强烈腐蚀设备又对环境有害的氯化氢气体，这些因素都为磷酸多元醇酯的产业化带来不小的障碍。

2、三氯氧磷的酯化过程操作成本高，导致产品价格一直较高、市场化接受度低。

由于上述依靠三氯氧磷为原料的磷酰氯法工艺的危险性和复杂性，以及腐蚀性盐酸气的释放需要在设备维修及环境治理诸方面的高额经济投入，致使该类方法的生产成本总是较高，导致多年来磷酸多元醇酯类阻燃物质的工业化发展一直很缓慢。