[发明专利]一种聚合型膨胀阻燃剂及制备方法

说明书

本发明涉及一种聚合型膨胀阻燃剂及制备方法，属于含磷阻燃剂技术领域。结构式是：其中聚合度n为5‑200间的整数。制备方法为：将季戊四醇和刚蒸馏过的三氯氧磷加入至溶剂A中，室温下混合至体系稳定后，缓慢升温至无氯化氢气体放出，洗涤，抽滤，干燥后，得中间体螺环磷酸酯二酰氯。将2‑咪唑烷酮加入到蒸馏过的溶剂B中，搅拌至澄清透明，再加入螺环磷酸酯二酰氯，搅拌至体系混合均匀后，50℃反应2h，加入缚酸剂，反应结束后，洗涤，抽滤，干燥，得到聚合型膨胀阻燃剂。本发明提供的一种聚合型膨胀阻燃剂，分子量高、分子量分布较窄、与基体相容性好，具有良好的热稳定性，阻燃效率高。

技术领域

本发明涉及一种聚合型膨胀阻燃剂及制备方法，属于含磷阻燃剂技术领域。

背景技术

卤系阻燃剂处理的材料在燃烧时释放出大量的有毒、有腐蚀性气体，对环境和生命安全造成巨大的威胁，WEEE、RoHS、EuP等指令的相继发布，使得卤系阻燃剂面临前所未有的挑战。磷系阻燃剂阻燃效率高，但存在对材料增塑现象严重的问题；氮系阻燃剂具有低毒、低腐蚀性等优点，但其在高聚物中分散性差，阻燃效率不高。结合磷系与氮系两者优势，可制得膨胀型阻燃剂，以其低毒、低腐蚀性气体、阻燃效率高等特点，成为当前研究的热点。

小分子膨胀型阻燃剂相对分子质量低，通常存在热稳定性不佳、添加量大、与高聚物基体相容性差、易迁移、降低高聚物物理机械性能等问题。

因此，含有双官能度的高反应活性的含磷单体，可与双官能度的含氮单体进行缩聚反应，可制得较高相对分子质量的聚合型膨胀阻燃剂，具有良好的热稳定性、与基体的相容性以及阻燃性能；添加量少，不降低聚合物的物理机械性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有膨胀阻燃剂存在的相对分子质量低、添加量大、与基体相容性差以及热稳定性不佳等问题，提供一种聚合型膨胀阻燃剂及制备方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种聚合型膨胀阻燃剂，结构式是：

其中聚合度n为5-200间的整数。

一种聚合型膨胀阻燃剂的制备方法，具体步骤如下：

步骤一、在氮气的保护下，将季戊四醇和刚蒸馏过的三氯氧磷加入至溶剂A中，先在室温下混合至体系稳定后，缓慢升温至一定温度，搅拌反应至无氯化氢气体放出，用二氯甲烷、丙酮或三氯甲烷对产物进行洗涤，抽滤，再于真空烘箱中80℃下干燥12h，得中间体螺环磷酸酯二酰氯。

步骤二、在氮气的保护下，将2-咪唑烷酮加入到蒸馏过的溶剂B中，搅拌至澄清透明，再加入步骤一制得的螺环磷酸酯二酰氯，搅拌至体系混合均匀后，50℃反应2h，加入缚酸剂，在60～100℃搅拌回流2～10小时，反应结束后，用蒸馏水、三氯甲烷洗涤，抽滤，60℃真空干燥6h，得白色或微黄色粉状固体，得到聚合型膨胀阻燃剂。

步骤一所述的季戊四醇和三氯氧磷的摩尔比为1：(3～5)；

步骤一所述的溶剂A为无水乙腈或甲苯；

步骤一所述的一定温度对应溶剂A，分别为80℃、105℃；

步骤二所述的螺环磷酸酯二酰氯与2-咪唑烷酮的摩尔比为1：(1.0～1.2)；

步骤二所述的溶剂B包括乙酸乙酯、四氢呋喃、甲苯、乙腈或三氯甲烷；

步骤二所述的缚酸剂包括三乙胺、氯化铈、无水碳酸钾和吡啶，螺环磷酸酯二酰氯与缚酸剂的摩尔比为1：1。

有益效果

1、本发明提供的一种聚合型膨胀阻燃剂，分子量高、分子量分布较窄、与基体相容性好，具有良好的热稳定性，阻燃效率高。