[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

说明书

本发明公开了一种含硅超支化聚磷酰胺膨胀型阻燃剂及其制备方法，其制备方法为：经三氯氧磷与结构通式为NH₂‑R‑NH₂化合物和结构通式为化合物反应制得，其中x，y，m，n都为0，1，2或3，且x+y≠0，x+y+m+n＝3。本发明还公开了上述阻燃剂的应用。本发明制备的含硅超支化聚磷酰胺膨胀型阻燃剂优点为：1)采用“一步法”工艺，操作简单、便于生产，溶剂可回收利用，利于环保；2)同时含有阻燃元素P、N、Si，与聚磷酸铵复配，膨胀炭层密实，协同作用好，阻燃效率高；3)“内刚外柔”的超支化核壳结构使其热稳定性高，与非极性基体相容性好，有显著增韧效果。

技术领域

本发明属于阻燃剂技术领域，具体涉及一种含硅超支化聚磷酰胺膨胀型阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

高分子材料具有密度低、弹性好、强度高、加工性好等多种特性，在交通、建筑、包装、日常生活等领域应用广泛，但却存在一个致命缺陷——易燃烧，给人类财产和安全带来了极大隐患。因此，研发安全可靠、环保无毒、高效低廉的阻燃剂是促进高分子材料高速发展的安全保障。

膨胀型阻燃剂因P、N协同效应会在高分子材料表面形成一层致密的发泡炭层，具有很好的隔热、隔氧、抑烟及防熔滴效果，阻燃效果好，应用日益广泛。目前工业化的膨胀型阻燃剂主要是由碳源、酸源和气源多种小分子化合物复配组成，存在不耐水洗、易迁移、易团聚，与聚合物基体相容性差等缺陷，导致其阻燃效率低，持久性差。而将三源集于一体的超支化膨胀型阻燃剂，不仅三者阻燃协同效果好，而且利用其独特的三维立体网状结构、低粘度、高活性、易改性等特性还可以改善与基体间的界面相容性并起到增强、增韧作用，应用前景十分广阔。

CN 102304222 A、CN 102633999 A、CN 104262680 A、CN 106380595 A分别采用不同方式将含磷化合物接枝到含氮超支化聚合物末端，制备了不同种类的端磷酸酯超支化聚磷酸酯阻燃剂。CN 103360605 A、CN 101880393 A分别采用AB₂单体、A₂+B₃单体，一步法制备了同时含有磷酸酯键和磷酰胺键的超支化聚磷酸胺酯，具有一定生物可降解性。CN103073725 A先制备了含氨基的超支化聚硅氧烷，再与合成的氯化螺环磷酸酯反应，形成一种同时含P、N、Si的膨胀型阻燃剂。然这些超支化结构的膨胀型阻燃剂端基多为强极性的酰胺基或磷酸酯基，与非极性基体间的界面相容性差，分散性差，进而导致复合材料易相分离，阻燃效率降低，力学性能恶化。因此，如何在保留超支化聚磷酰胺优异热稳定性及高阻燃效果的前提下，改善其与非极性基体间的界面作用具有重要的意义和应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种含硅超支化聚磷酰胺膨胀型阻燃剂，其具有极性可调，热稳定性好，阻燃元素含量高、与非极性基体界面相容性好等特点。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种上述含硅超支化聚磷酰胺膨胀型阻燃剂的制备方法。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种上述含硅超支化聚磷酰胺膨胀型阻燃剂的应用。

为解决上述第一个技术问题，本发明的含硅超支化聚磷酰胺膨胀型阻燃剂为核壳结构——核结构为“刚性超支化聚磷酰胺”，壳结构为“柔性长链硅氧烷”，其结构通式如(Ⅰ)所示：

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。