[发明专利]一种含硅氮磷的膨胀型阻燃材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含硅氮磷的膨胀型阻燃材料，该阻燃材料的结构如式(I)所示。本发明还提供了上述膨胀型阻燃材料的制备方法。该阻燃材料分子量大、热稳定性好，与溶剂油和其它高分子材料之间有较好的相容性，与其他成分组合制备防火涂料等，不易析出；分子中含有有机硅结构，具有良好的成炭效果，燃烧时会形成硅氧或硅碳键的无机隔氧绝热保护层，既组织燃烧分解物外泄，又抑制了进一步热分解；分子结构中含氮和磷，在燃烧时会起到凝结剂的作用，在碳化物表面形成保护膜，隔绝空气；该阻燃材料合成工艺简单，原料价廉易得，能够易于规模化生产。

技术领域

本发明属于阻燃材料领域，具体涉及一种含硅氮磷的膨胀型阻燃材料及其制备方法。

背景技术

随着经济的迅猛发展，人们对各种建筑材料的需求越来越大。木质材料作为四大建筑材料(钢铁、水泥、木材、塑料)之一，是唯一可再生的绿色、环保材料。并且由于木材优异的天然特性，深受人们的青睐。

但是木质产品易燃，是多种火灾的灾源和传播媒介。不仅对人们的日常生活带来潜在危险，而且限制了木材在很多领域的应用。阻燃防火是关系人民生命财产安全的重要课题。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。据公安部消防局统计，2015年，全国共接报火灾33.8万起，造成1742人死亡、1112人受伤，直接财产损失39.5亿元。2015年5月25日，河南省平顶山市鲁山县康乐园老年公寓发生特别重大火灾事故，造成39人死亡、6人受伤，过火面积745.8平方米，直接经济损失2064.5万元，造成了极其恶劣的社会影响。居室火灾导致的人员伤亡特别惨重，2015年住宅火灾11.1万起，造成1213人死亡，虽然火灾起数只占32.9％，但死亡人数占比达到69.6％。小火引发大火灾，是居室火灾发生发展的普遍规律。在住宅装修中大量使用木质材料，同时陈设大量的木质家具和纤维制品，导致住宅中火灾荷载很大，一旦发生火灾，就会猛烈燃烧，迅速蔓延。统计表明，木质材料是住宅中的主要可燃物，其火灾荷载热值比例超过50％。木材不仅易燃，而且燃烧时释放出大量的热能，木材的平均热值为18kJ/g，加速了火的蔓延和火灾强度。因此，许多火灾的发生和蔓延，都与木质材料有关。

因此，对易燃的木材进行阻燃处理，以期改良和提高其某些材质材性，使其得到充分、合理、高效的利用，是适应经济发展要求的。木材阻燃古已有之，但木材阻燃研究现存不少问题。

木材处理工业的常用阻燃剂，包括无机类阻燃剂和有机类阻燃剂。无机类阻燃剂毒性小、成本低但易析出，影响木材最终的阻燃效果。近年来，随着法规法律的健全，以及人们环保意识的增强，膨胀型有机阻燃剂登上了历史舞台，但是普通木制品不属于高消费品，阻燃剂成本较高，限制了其广泛应用。此外，还存在破坏木质特性如韧性、强度等缺点。木材的阻燃研究是一个系统工程的研究，它包括木材的预处理(即改善渗透性)、阻燃剂处理木材及性能、处理材的再干燥三个方面的问题。阻燃剂处理木材包括涂覆和浸渍两种方法。由于木材的一些天然缺陷，如存在纹孔堵塞、存在侵填物等缺点，影响浸渍深度，以及阻燃剂的分子直径大小，影响处理液是否达到细胞壁内，可持久阻燃等因素。

发明内容

发明目的：本发明的一个目是提供一种含硅氮磷的膨胀型阻燃材料，所述阻燃材料合成工艺简单，物化性能稳定，阻燃效能高，与高分子材料相溶性好。

本发明的另一个目的是提供上述含硅氮磷的膨胀型阻燃材料的制备方法。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明提供了一种含硅氮磷的膨胀型阻燃材料，该阻燃材料的结构如式(I)所示：

式中，n为460-990之间的整数；R为烷基。

优选地，n为590-800之间的整数；R选自甲基、乙基、丙基和异丙基。

本发明还提供了上述膨胀型阻燃材料的制备方法，包括如下步骤：