[发明专利]含硅超支化聚磷酰胺膨胀型阻燃剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种含硅超支化聚磷酰胺膨胀型阻燃剂，其特征在于，该阻燃剂的化学结构通式如下：

其中所述的R为烷基，环烷基，芳基，连接有烷氧基、环烷氧基或芳氧基的烷基、环烷基或芳基，连接有烷硫基、环烷硫基或芳硫基的烷基、环烷基或芳基，连接有烷胺基、环烷胺基或芳胺基的烷基、环烷基或芳基，所述烷胺基、环烷胺基或芳胺基是指氨基上的一个氢被烷基、环烷基或芳基所取代的基团；

所述的为烷基或者为连接有烷氧基、烷硫基或烷胺基的烷基；

所述的R’和R”都为甲基或乙基，且R’和R”不相同；

所述的x，y，m，n都为0，1，2或3，且x+y≠0，x+y+m+n＝3。

2.权利要求1所述的含硅超支化聚磷酰胺膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于：该阻燃剂为三氯氧磷分别与结构通式为分别NH₂-R-NH₂的化合物、结构通式为的化合物在催化剂作用下缩聚反应制得，其中x，y，m，n都为0，1，2或3，且x+y≠0，x+y+m+n＝3，具体反应步骤为：

1)在0～10℃的温度条件下，向带有搅拌器的反应装置中加入NH₂-R-NH₂化合物、催化剂和溶剂，以使NH₂-R-NH₂化合物的浓度为0.1～5mol/L，催化剂的浓度为0.01～3mol/L；并使反应体系置于惰性气氛中；

2)将三氯氧磷缓慢滴加到步骤1)反应体系中，控制滴加时间为0.5～3小时，滴加完毕后，维持反应温度不变，继续反应0.5～4小时；然后升高反应温度至50～90℃，继续反应6～24小时；

3)接着，向反应体系中加入控制温度在50～90℃，继续反应6～24小时；

4)停止搅拌，蒸馏回收溶剂、洗涤，所得产物在50～100℃下干燥12～48小时，得到所述的含硅超支化聚磷酰胺膨胀型阻燃剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为以下任意一种非质子有机溶剂：N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、丙酮、乙腈的任意一种。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述结构通式为NH₂-R-NH₂的化合物是以下化合物的任意一种或几种：1,6-正己二胺、1,4-环己二胺、异佛尔酮二胺、正庚烷二胺、正十二烷二胺、正十四烷二胺、对苯二胺、间苯二胺、4,4’-二氨基二苯甲烷、4,4’-二氨基联苄、4,4’-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯甲酮、4,4'-二氨基二苯硫醚、4,4’-二氨基二苯砜。

5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为以下化合物的任意一种：三乙胺、吡啶、4-二甲氨基吡啶、N,N-二异丙基乙胺中。

6.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述结构通式为的化合物是以下化合物的任意一种：γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基-二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基-二乙氧基硅烷。

7.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述NH₂-R-NH₂化合物与三氯氧磷的物质的量之比为(0.1～3)：1；所述与三氯氧磷的物质的量之比为(0.1～1.5)：1。

8.权利要求1所述的含硅超支化聚磷酰胺膨胀型阻燃剂在非极性聚合物基体中的应用，其特征在于，包括如下步骤：

将10wt％～30wt％的由含硅超支化聚磷酰胺与聚磷酸铵所组成的复配阻燃剂、90wt％～70wt％非极性聚合物基体，抗氧剂(聚合物质量的0.1wt％～0.5wt％)加入转矩流变仪中，温度控制在100～200℃之间，搅拌转速为20～50r/min，加工时间为10～30min，即可得到所述高效阻燃非极性聚合物复合材料；

所述抗氧剂为[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇脂；

所述的复配阻燃剂中，含硅超支化聚磷酰胺与聚磷酸铵的质量之比为(0.5～3)：1；

所述非极性聚合物基体优选为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种。