[发明专利]一种超支化聚磷腈阻燃成炭剂及其制备方法

权利要求书

1.一种超支化聚磷腈阻燃成炭剂，其特征在于：所述超支化聚磷腈阻燃成炭剂具有如下结构通式：

其中，Z为NH、N、S或者O；R为哌嗪环、直链烷基、支链烷基、环烷基和芳基中的一种。

2.根据权利要求1所述的超支化聚磷腈阻燃成炭剂，其特征在于：R结构中含有S、O、N、Si和P原子中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的超支化聚磷腈阻燃成炭剂，其特征在于：R为直链上带有苯环的直链烷基、多个苯环间带有烷基的芳基、环烷芳基或芳基环烷基。

4.一种权利要求1所述的超支化聚磷腈阻燃成炭剂的制备方法，其特征在于：

所述制备方法用如下反应方程式表示：

所述制备方法包括如下步骤：

(1)、将六氯环三磷腈与结构通式为HZ-R-ZH的二元化合物分别分散在溶剂中，得到六氯环三磷腈溶液和二元化合物溶液；

(2)、于0℃～10℃的温度条件下，向搅拌着的所述二元化合物溶液中逐滴加入所述六氯环三磷腈溶液，滴加完毕后，维持反应温度不变，继续反应1-4小时；所述二元化合物与所述六氯环三磷腈的摩尔比在4:1～6:1之间；

(3)将经过步骤(2)的反应体系的温度升高至30℃-70℃，并向其中加入缚酸剂，继续反应3-6小时；所述缚酸剂与所述六氯环三磷腈的摩尔比在6:1-7:1之间；

(4)将经过步骤(3)的反应体系的温度升高至90℃-150℃，继续反应6-10小时；

(5)停止搅拌，并对所得固体进行抽滤、水洗、干燥，即得到所述超支化聚磷腈阻燃成炭剂。

5.根据权利要求4所述的超支化聚磷腈阻燃成炭剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，六氯环三磷腈溶液的浓度在0.5mol/L～10mol/L之间。

6.根据权利要求4所述的超支化聚磷腈阻燃成炭剂的制备方法，其特征在于：所述二元化合物为对苯二胺、乙二胺、己二胺、丁二胺、哌嗪、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、N-氨基乙基哌嗪、4,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基二苯砜、4,4’-二氨基二苯甲烷、邻联苯甲胺、邻苯二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、2-甲基戊二胺、2,6-甲苯二胺、2,4-二氨基甲苯、3-二乙氨基丙胺、二乙基甲苯二胺、羟乙基乙二胺、1,2-环己二胺、4,5-二氯邻苯二胺、2,2’-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷、3,3’-二氨基二苯砜、4,4’-二氨基二苯硫醚、4,4’-二氨基二苯二硫醚、对苯二酚、戊二醇、4,4’-二羟基二苯醚、4,4’-二羟基二苯甲烷、1,4-丁二醇、乙二醇、1,3-丁二醇、1,3-戊二醇、1,3环己二醇、1,4-环己二醇、2-乙基-1,3-己二醇、邻苯二酚、间苯二酚、1,5-二羟基萘、1,3-萘二酚、2,7-二羟基萘、甲基氢醌、4,4’-二羟基二苯硫醚、4,4’-二羟基二苯二硫醚、1,4-苯二甲硫醇、4,4’-二巯基二苯硫醚、4,4’-二巯基二苯二硫醚和1,4-二巯基苯中的一种或几种的组合。

7.根据权利要求4所述的超支化聚磷腈阻燃成炭剂的制备方法，其特征在于：所述缚酸剂为碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、或碱金属碳酸氢盐中的一种或者几种以任意比例混合而成的混合物；且所述缚酸剂的摩尔浓度为1-10mol/L。

8.根据权利要求7所述的超支化聚磷腈阻燃成炭剂的制备方法，其特征在于：所述的碱金属氢氧化物为NaOH或KOH；所述碱金属碳酸盐为Na₂CO₃或K₂CO₃；所述碱金属碳酸氢盐为NaHCO₃或KHCO₃。

9.根据权利要求4所述的超支化聚磷腈阻燃成炭剂的制备方法，其特征在于：步骤(5)中干燥条件为50℃～100℃下真空干燥2～10小时。