[发明专利]一种新型超支化三嗪成炭剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种膨胀阻燃成炭剂的制备方法，尤其涉及一种新型超支化三嗪成炭剂的制备方法。

背景技术

膨胀型阻燃剂是近几年来广泛应用的绿色环保阻燃剂类型之一，其不仅克服了卤系阻燃剂在燃烧时易放出刺激性和腐蚀性的气体及烟雾、多熔滴、容易造成人员窒息的缺点，而且也克服了无机阻燃剂由于添加量大对材料力学、加工性能所带来的不良影响。膨胀型阻燃剂(IFR)因其独特的阻燃机理和无卤、低烟、低毒、生成的炭层能有效地防止聚合物熔滴等特性，符合当今保护生态环境的要求。     一般而言，IFR包括3部分，即碳源(常为多羟基化合物，如季戊四醇) 、酸源(如聚磷酸铵)及气源(如三聚氰胺)。在传统的膨胀型阻燃体系聚磷酸胺-季戊四醇-三聚氰胺中，季戊四醇(PER)是一种带有强极性的化合物，在使用过程中与高分子材料相容性不好、容易团聚、存在着热稳定性差、耐水与耐久性差、易于迁移到基体表面水溶性大、添加量大、黏度高、加工性能不佳、成炭率差等缺点，极大限制了IFR的进一步推广应用。因此，新型成炭剂的开发是当今膨胀型阻燃剂研究的重要方向之一。近年来，三嗪类化合物由于具有优良的成炭性，引起越来越多的关注。

三聚氯氰，化学名2，4，6-三氯-1，3，5-均三嗪，化学式为C₃N₃C1₃ 。三聚氯氰分子结构上有一个稳定的、类似苯环的六元氮杂环，环上的三个氯原子具有不同的特性，其反应活性都比较高，容易发生亲核取代反应，但活泼程度不同，可以在不同的温度条件下被激活。第一个氯原子在室温下就能发生取代反应，而第二个氯原子需要在40-70 ℃左右才能发生取代反应，留在环上的第三个氯原子要求在100℃左右才能被取代。由于三聚氯氰具有这样特性，采用不同的工艺就可以得到不同用途和性质的三嗪类衍生物。研究发现，三嗪衍生物是一大类富含叔氮结构的化合物, 它不但具有良好的成炭效果和耐水性，而且集炭源和气源一体。近年来，一些三嗪衍生物合成及应用的文章和专利不断公开发表，申请号为200910099717.5 的中国专利《含芳香族链结构的三嗪成炭剂及其制备方法》(授权公开号为CN101586033A)，该专利描述了一种含芳香族链结构的三嗪成炭剂及其制备方法，申请号201010165863.6的中国专利《具有磷酸酯结构的长链三嗪系大分子阻燃剂及其方法》(申请公开号为CN 102234516A)，该专利描述了一种含具有磷酸酯结构的长链三嗪系大分子阻燃剂及其方法，所得的膨胀性阻燃剂热稳定好，高温下成炭率高，膨胀性能显著。但是也有已报道的文献或专利成炭率低，热稳定差，如Xiao-Ping Hu(Journal of Applied Polymer Science 94,1556-1561,2004)合成的三嗪类成炭剂，热稳定性较差，300℃下失重21% ，600℃下残炭量为5%。

超支化聚合物是一种新型的大分子，通常由ABn单体一步法合成，或者由A₂+B₃单体一步法合成。因为具有高度支化的结构，所以难以结晶，也无链缠结，熔体和溶液黏度低，端基设计性强，很低的黏度，很好的溶解性以及大量末端官能团，可以用作黏度调节剂、流变助剂、大分子引发剂和交联剂、电致发光材料、水性及高固体组分等环境友好型涂料等。此外，超支化聚合物具有独特的结构和优异的性能，尤其是高温下易成炭的特性，近年来，鲜有文献报道将这种结构引入到阻燃剂体系中，申请号为200910098421.1的中国专利《三嗪系超支化大分子成炭剂的制备方法》(申请公开号为CN 101880400A)，该专利描述了一种三嗪系超支化大分子成炭剂的制备方法，所制备的成炭剂虽然反应过程连续、反应时间较短、且产物热稳定性好、成炭率高，但是合成工艺较为复杂，反应过程中使用了大量的有机溶剂，给溶剂的回收带来困难，且封端剂的加入使反应过程较为繁琐。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在反应过程不连续、反应时间长、有机溶剂用量大、溶剂蒸馏回收困难、产物热稳定性差和成炭量低的缺点而提供一种反应过程连续、反应时间更短、简化合成工艺、不用或者使用少量乙醇溶剂来替代一些对环境不友好的有机溶剂作为反应体系、热稳定性佳、成炭率高的三嗪超支化大分子成炭剂的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种超支化三嗪成炭剂的制备方法，包括如下步骤：