[发明专利]一种P-N-Si阻燃纳米凝胶及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种P-N-Si阻燃纳米凝胶，其特征在于，所述凝胶的结构式为：

；

式中S＝1或2，当S为1时，苯环上的酯键位置相对R₂是邻位，对位或间位；当S为2时，苯环上的酯键位置相对R₂为2,3位,2,4位,2,5位,2,6位,3,4位或3,5位；X＝200～400，Y＝200～400；

式中R₁为含磷基团，1≤m≤7，1≤n≤7。

2.按照权利要求1所述的一种P-N-Si阻燃纳米凝胶，其特征在于，所述凝胶的粒径为150nm～900nm。

3.按照权利要求1所述的一种P-N-Si阻燃纳米凝胶，其特征在于，所述凝胶中磷质量含量为3.0～16％，氮质量含量为2.0～14％，硅质量含量为4.0～18％。

4.一种如权利要求1所述的P-N-Si阻燃纳米凝胶的制备方法，包括：

(1)将羟基苯甲醛或二羟基苯甲醛和催化剂加入溶剂中，得到羟基苯甲醛溶液或二羟基苯甲醛溶液，将含氨基物质溶解于溶剂中，得到含氨基物质溶液，滴加到羟基苯甲醛溶液或二羟基苯甲醛溶液中，搅拌反应，沉淀，干燥，得到中间体I，其中羟基苯甲醛或二羟基苯甲醛、催化剂与含氨基物质的摩尔比为1-3:4×10^-4～6×10^-4:0.5-1.5，羟基苯甲醛溶液中羟基苯甲醛或二羟基苯甲醛溶液中二羟基苯甲醛的浓度为3×10^-4mol/mL～1.2×10^-3mol/mL，含氨基物质溶液的浓度为6×10^-4mol/mL～1.2×10^-3mol/mL，中间体I结构式为：

式中S＝1或2，1≤m≤7，1≤n≤7；当S为1时，苯环上的羟基位置相对-CH＝N-是邻位，对位或间位；当S为2时，苯环上的羟基位置相对-CH＝N-为2,3位,2,4位,2,5位,2,6位,3,4位或3,5位；

(2)将步骤(1)中中间体I与含磷化合物以摩尔比为1:2～1:5加入溶剂中，搅拌反应，沉淀，干燥，得到中间体II，其中中间体I与溶剂的比例为0.01mol:50mL-0.01mol:80ml，中间体II结构式为：

式中S＝1或2，1≤m≤7，1≤n≤7，R₁为含磷基团；

(3)将步骤(2)中中间体II、甲基丙烯酰氯和束缚剂加入溶剂中反应，沉淀，干燥，得到中间体III，其中中间体II和甲基丙烯酰氯的摩尔比为1:2～1:30，中间体II与束缚剂的摩尔比为1:2～1:30，甲基丙烯酰氯与溶剂的比例为0.003～0.02mol:8～20mL，中间体III的结构式为：

式中R₁为含磷基团，S＝1或2，1≤m≤7，1≤n≤7；

(4)将步骤(3)中中间体III和引发剂以摩尔比为1×10³:1～5加入溶剂中，搅拌，离心，漂洗，烘干，得到P-N-Si阻燃纳米凝胶，其中中间体III与溶剂的比例为0.001mol:15ml～20ml。

5.按照权利要求4所述的一种P-N-Si阻燃纳米凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中羟基苯甲醛为对羟基苯甲醛或邻羟基苯甲醛；二羟基苯甲醛为2,4-二羟基苯甲醛或3,4-二羟基苯甲醛；溶剂均为无水甲醇；催化剂为醋酸锌；搅拌反应温度为50℃～80℃，搅拌反应时间为9h～12h。

6.按照权利要求4所述的一种P-N-Si阻燃纳米凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中含氨基物质为1,3-双(3-氨基甲基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,3-双(3-氨基乙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷或1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷。

7.按照权利要求4所述的一种P-N-Si阻燃纳米凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中含磷化合物为9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物或磷酸二乙酯；溶剂为乙醇；搅拌反应温度为50℃～80℃，搅拌时间为12h～16h。