[发明专利]一种氨基树脂型膨胀阻燃剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃材料技术领域，更具体的涉及一种氨基树脂型膨胀阻燃剂 的制备方法。

背景技术

以聚合物为基础材料的塑料、橡胶、纤维是20世纪崛起并得到飞速发展的 三大合成材料，已成为整个国发经济、科学技术和军工国防各个领域不可缺少 的重要材料。然而多数聚合物材料均属易燃材料，在高温、热源等条件下容易 引起火灾，造成巨大的人员伤亡和经济损失。含卤聚合物或与含卤阻燃剂组合 而成的阻燃聚合物具有优良的阻燃性能，一直以来作为阻燃材料被广泛应用。 但是，火灾发生时，这类含卤阻燃材料会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化 氢气体，造成成二次危害。为此，欧盟在2002年3月公布的《限制有害物质指 令》规定，从2006年7月1日起，在欧盟国家销售的所有电子电器设备不能含多 溴联苯和多溴二苯醚等含溴阻燃剂，这使得含卤素阻燃剂的使用受到了限制， 无卤阻燃剂已成为阻燃剂发展的一个重要趋势。阻燃剂的无卤化也为阻燃工作 者提供了一个难得的研究契机。

膨胀阻燃剂(IFR)以其特有的阻燃作用和阻燃机理，以及低烟、低毒的 优势在阻燃领域占有越来越重要的地位，被认为是实现阻燃剂无卤化进程的重 要途径之一。IFR主要是由炭源、酸源和气源三部分组成。含有这类阻燃剂的 聚合物受热时，IFR中的酸源催化炭源炭化，气源释放出大量气体使炭化层膨 胀，最终在聚合物表面生成一层均匀的炭质泡沫层，隔热、隔氧、抑烟，并能 防止熔滴，因此具有良好的阻燃性能，应用前景广阔。

目前阻燃性能较好的IFR主要是环状磷酸酯，特别是以季戊四醇为基质的 双环笼状磷酸酯化合物，是公认的膨胀阻燃剂中的佼佼者。从上世纪60年代 Verkade等首次合成了1-氧基磷杂-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂双环辛烷(简称PEPA) 至今，一直被阻燃研究者广泛关注和研究，期间合成了多种此类化合物，例如 季戊四醇二磷酸酯三聚氰胺盐(简称PDM)、双(季戊四醇磷酸酯醇)三聚氰 胺磷酸酯/盐(简称Melabis)、三(1-氧代-1-磷杂-2，6，7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷 -4-亚甲基)磷酸酯(简称Trimer)等，它们都是以季戊四醇为基质的双环笼状 磷酸酯，具有新颖的笼状结构，分子呈高度对称，兼具丰富的炭源和酸源，并 且热稳定性优异，成炭性好，低毒、低烟，符合阻燃剂无卤化的要求和绿色环 保的发展理念，成为近年来阻燃领域非常活跃的研究热点之一。

然而，这些膨胀阻燃剂存在如下主要问题：

(1)合成过程一般采用价格比较昂贵的POCl₃为原料提供膨胀阻燃剂中 的酸源；

(2)合成反应在乙腈、CH₂Cl₂和CCl₄等有机溶剂中进行，成本较高，环 境污染，操作复杂，后处理麻烦；

(3)属于小分子阻燃剂，易吸潮；

(4)分子量低，对聚合物材料本身的物理性能影响大。

因此，廉价、高效、环保且对聚合物性能影响小的高分子膨胀阻燃体系已 成为当今阻燃领域发展的一个重要方向。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术技术的不足，提供一种氨基树脂型膨胀阻 燃剂的制备方法。

本发明是这样实现的，一种氨基树脂型膨胀阻燃剂的制备方法，包括如下 步骤：

步骤1、三聚氰胺-脲醛树脂的合成：

将甲醛溶液加入到容器中，用乙醇胺调节pH值为8-10，再按照摩尔比， 甲醛∶尿素∶三聚氰胺＝3-5∶0.2-1∶1，分3批次将尿素和三聚氰胺的混合物加入 到甲醛溶液中，搅拌均匀，在85-95℃下反应1-3小时，得到粘稠透明状三聚 氰胺-脲醛树脂；

步骤2、季戊四醇二磷酸酯的合成：

以磷酸和季戊四醇为起始原料，水作为溶剂，进行搅拌，并升温至 100-140℃进行反应，反应时间为2-5h，分离出水，得到粘稠状季戊四醇二磷 酸酯；其中，磷酸与季戊四醇的摩尔比为1-3∶1；

步骤3、季戊四醇二磷酸酯三聚氰胺-脲醛树脂盐的合成：

向步骤1制备得到的三聚氰胺-脲醛树脂中在搅拌状态下逐滴加入步骤2 制备得到的季戊四醇二磷酸酯，所用三聚氰胺-脲醛树脂和季戊四醇二磷酸酯 的质量比为1-2∶1，加入完全后，在60℃下反应10-30min，制成季戊四醇二磷 酸酯三聚氰胺-脲醛树脂盐，即所述氨基树脂型膨胀阻燃剂。