[发明专利]一种超支化膨胀型阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超支化膨胀型阻燃剂及其制备方法，所述的方法按如下步骤进行：以1‑氧代‑4‑羟甲基‑1‑磷杂‑2,6,7‑三氧杂双环[2,2,2]‑辛烷、三甲基硅醇或木质素磺酸钠中的一种或任意两种的混合物为第一单体，三聚氰氯为第二单体，在有机溶剂中，在缚酸剂A存在下，在30℃～50℃下反应2.5～5.5h，生成二取代产物；向所得二取代产物中加入第三单体多元醇，在缚酸剂B存在下，在70℃～95℃下反应3～6h，得到超支化膨胀型阻燃剂。本发明所述超支化阻燃剂在基体中的添加量低，增加了阻燃剂的支化度，使得该阻燃剂难以结晶，也无链缠结，提高了在基体中的分散性以及与基体的相容性，降低了阻燃剂的吸湿性，提高阻燃剂的耐水性和耐迁移性。

(一)技术领域

本发明涉及三源一体膨胀型阻燃剂领域，具体涉及一种超支化膨胀型阻燃剂及其制备方法和应用。

(二)背景技术

随着科学技术的不断发展，人类的生活已经越来越离不开聚合物材料。但是聚合物材料在使用过程中常常会遇到许多问题，如热老化，光老化，燃烧，静电等问题，其中聚合物材料的易燃性是其在使用过程中面临的最大的问题，因此通常要在聚合物中添加阻燃剂来提高它的阻燃性能。目前世界上使用最多的仍然是卤系阻燃剂，但是卤素阻燃剂在燃烧时会生成大量的烟和有毒且具有腐蚀性的气体，对环境和人体造成很大的危害，因此限制了它在很多领域中的应用。

在聚合物材料的阻燃研究中，使用膨胀型阻燃剂(Intumescent FlameRetardant，IFR)是近几年的研究热点，也被认为是最有发展前景的一种阻燃剂。它一般由三部分组成，即酸源、炭源和气源，在聚合物燃烧的过程中，这三部分之间相互发生复杂的化学反应，在基体表面形成一层膨胀的致密的碳层，隔绝了可燃性气体和热量的传递，从而起到阻燃的作用。相比于卤系阻燃剂，IFR具有无卤、无氧化锑、低烟、低毒、无腐蚀性气体、抗熔滴等优点。但是常用的IFR为多组分型阻燃剂，各组分之间的协同性较差，且与基体相容性也比较差，在使用过程中会迁移到基体表面，大大的降低了阻燃性能。

中国专利CN104163926A报道了一种磷氮接枝木质素磺酸盐膨胀型阻燃剂及其制备方法，木质素磺酸盐是工业造纸废液的提取物，这符合了环保的要求。但是该单组分阻燃剂选用咪唑作为气源，使用过程中可能会对环境以及人体健康造成危害。

中国专利CN102634974A报道了一种含双笼状磷酸酯的阻燃剂及其制备方法，将该阻燃剂应用在染色工艺中，但是该阻燃剂与基体的相容性不是很好，且阻燃效果也没有很大程度的提高。

贺攀等用六氯环三磷腈和三甲基硅醇为原料合成了一种含硅磷腈的阻燃剂，但是由于三甲基硅醇的位阻较大，合成过程中不能完全与六氯环三磷腈发生反应，导致阻燃剂的产率很低(含硅磷腈阻燃剂的合成及其阻燃性能的研究.贺攀，浙江大学硕士学位论文，2013)。

SeChin Chang等以三聚氰氯和磷酸三乙酯为原料，合成了一种应用在织物表面的阻燃剂，该阻燃剂会和织物上的羟基发生反应，从而接枝到织物的表面，但是该阻燃剂在合成过程中会使用大量的甲苯，会造成污染，并且生产周期很长，效率较低(Flame RetardantProperties of Triazine Phosphonates Derivative with Cotton Fabric.Fibers andPolymers 2011,Vol.12,No.3,334-339)。

与传统的线性分子相比，超支化聚合物具有较低的特性粘度，较少的分子内缠结和良好的溶解性等优点，近几十年来，得到了广泛的关注。如：中国专利CN102304222A报道了一种以季戊四醇为中心，聚磷酸酯为“臂”的超支化阻燃剂，但是该阻燃剂合成步骤较为繁琐，要分多步进行，降低了合成的效率。

(三)发明内容

本发明的目的旨在克服上述阻燃体系中的缺点，选用三聚氰氯作为气源，降低了对环境以及人体的危害，并将气源、酸源和炭源集合到一个分子上，通过一步法分段升温的方法高效的制备了一种三源一体超支化膨胀型阻燃剂。