[发明专利]三嗪类成炭剂及其制备方法与阻燃剂组合物

说明书

本发明涉及一种三嗪类成炭剂及其制备方法和阻燃剂组合物，其中以三聚氯氰为起始原料，与氨水反应得到一取代氨化产物，然后与焦磷酸反应成盐，最后通过哌嗪缩聚成本发明新型三嗪类成炭剂；其中阻燃剂组合物包括0～50质量份的所述三嗪类成炭剂、1～5质量份的纳米有机改性层状化合物、50～100质量份的酸源。该三嗪类成炭剂具有成炭率高、热稳定性好、无毒无害、制备工艺简单、原料价格便宜、溶剂用量少等特点。利用阻燃剂组合物具有优良的阻燃效果，可广泛的应用于聚烯烃阻燃。

技术领域

本发明涉及一种新型三嗪类成炭剂制备方法及其阻燃剂组合物，属于阻燃剂制备领域。

背景技术

膨胀型阻燃剂(I FR)包括酸源、炭源和气源3种组分，属于绿色环保阻燃剂。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。传统的膨胀阻燃体系中炭源季戊四醇(PER)存在成炭效率低、加工稳定性差、易吸潮、易迁出等缺点。因此，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。研究发现，新型三嗪类大分子成炭剂具有优异的成炭和发泡功能，且热稳定性好，它与聚磷酸铵(APP)复配组成的新型三嗪系膨胀阻燃剂具有优异的阻燃性。

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，第一个氯原子在0℃时即可发生取代反应，当第一个氯原子被取代后，第二个氯原子需要在40～60℃左右才能发生取代反应，而当前两个氯原子均被取代后，第三个氯原子要求在100℃左右才能被取代。由于三聚氯氰的这种性质，不同的工艺即可获得不同的三嗪类衍生物。

近年来，一些三嗪衍生物成炭剂的文章和专利被公开发表，如申请号为201310219592.1的中国专利《一种超支化三嗪成炭剂的制备方法》(公开号：CN 103333336B)，该专利公开了一种超支化三嗪成炭剂的制备方法，所得产物热稳定性好、成炭率高，但制备工艺较为复杂。也有已报道的文献或专利成炭率较低，热稳定较差，Xiao-Ping Hu(Journal of Applied Polymer Science94,1556～1561,2004)制备的三嗪类成炭剂，热稳定性较差，300℃下失重21％，600℃下残炭量为5％。

发明内容

本发明的目的是提供一种三嗪类成炭剂及其制备方法。

本发明还提供一种含有三嗪类成炭剂的阻燃剂组合物。

本发明提供的三嗪类成炭剂具有如下结构通式:

其中，m为2～100的整数，n为2～100的整数。

本发明提供的三嗪类成炭剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将三聚氯氰溶于第一有机溶剂中，在-5～5℃条件下加入氨水，通过滴加第一缚酸剂调节pH为6～8,滴完后反应2～6h，抽滤、洗涤、干燥，得到三聚氯氰一氨化产物；

(2)将步骤(1)中的所述的三聚氯氰一氨化产物用第二有机溶剂进行溶解，在-5～5℃条件下与焦磷酸进行反应，然后加入哌嗪，加热至40～65℃，缓慢滴加第二缚酸剂，滴完后反应2～6h，反应结束后升温至70～110℃，继续缓慢滴加所述的第二缚酸剂，滴完反应6～24h，反应完成后冷却、抽滤、洗涤、真空干燥，得到三嗪类成炭剂。

上述制备方法的方案中，优选的，上述步骤(1)中所述的第一有机溶剂为丙酮、甲苯、乙醇、乙醚、氯仿中至少一种。