[发明专利]含腰果酚基氮磷协同阻燃剂和制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种含腰果酚基氮磷协同阻燃剂和制备方法及应用。通过对腰果酚改性获得了一系列腰果酚基氮磷协同阻燃剂，并用于合成含腰果酚基氮磷协同阻燃剂的酚醛树脂，最后与固化剂、发泡剂、表面活性剂等其他助剂共混均匀，倒入模具中，在一定温度下固化得到泡沫。所述的含腰果酚基氮磷协同阻燃剂的酚醛泡沫，较之现有的纯酚醛泡沫，不仅阻燃性能及机械性能更加优异，同时因其中的阻燃剂是使用生物质来源的腰果酚为原料，具有节约资源和保护环境的双重功效。

技术领域

本发明是使用天然可再生的生物质腰果酚合成得到腰果酚基氮磷协同阻燃剂，并用于制备酚醛树脂及泡沫，属于高分子材料技术领域。

背景技术

酚醛树脂(PF)泡沫由于价格低廉、耐热、导热系数低、耐烧蚀、优异的阻燃性、燃烧发烟少等广泛应用于建筑保温材料、石油化工、交通运输、植物栽培和航天航空等领域，是近年来发展最快的泡沫之一。但是PF由于其本身分子结构的原因，存在韧性差和粉碎率高等缺陷，严重的限制了它的更进一步的应用。因此，需要对对PF泡沫进行增韧改性来克服这些缺点。PF泡沫所使用的增韧剂由于柔性连的存在使得酚醛泡沫材料的阻燃性性能下降。因此，让增韧剂本身获得阻燃性是十分有必要的一项研究。国内外研究人员对此做了大量的研究，综合分类大致可以分为四类：a在添加增韧剂的同时加入传统氮、磷阻燃剂；b将纳米材料(纳米蒙脱土、纳米二氧化硅、石墨烯等)与酚醛树脂物理共混；c加入具有更高阻燃性和耐热性的物质(如聚酰亚胺、玻璃纤维等)改性酚醛树脂；d合成出含有氮、磷、硅或硼等阻燃元素的反应性阻燃增韧剂。

腰果酚是腰果壳油经高温脱羧而获得的一种天然可再生的生物质化学品。它的分子链中既含有苯酚基团有具有15个碳原子组成的不饱和长链。腰果酚的苯酚基团赋予其刚性的同时兼具酚类化合物的化学性质；而不饱和的长直链则赋予其柔韧性的同时兼具不饱和烯烃的反应特性。腰果酚的分子结构中含有多个活性基团，在一定条件下，可以进行不同种类的反应。羟基可以进行酯化、醚化等反应；苯环上的活泼性氢则可进行曼尼希反应，得到含氮化合物；长直链上的不饱和键可以进行傅克反应、环氧化和点击反应等。因此，腰果酚可以用来开发制备出多种功能性材料，对腰果酚的研究具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种含腰果酚基氮磷协同阻燃剂和制备方法及应用，绿色环保、低成本和综合性能好，制备方法简单，有效地利用了天然可再生的生物质腰果酚，拓宽了腰果酚的应用，提高其附加值。

本发明采用如下技术方案

一种含腰果酚基氮磷协同阻燃剂，制备方法为：腰果酚在碱性催化剂下，与计量的胺类化合物和甲醛通过一锅煮的方法，反应后经水洗、分液、减压蒸馏除去小分子物质，得到含氮腰果酚；然后再与含磷化合物、甲醛和有机溶剂混合均匀，在25～120℃反应0.5～24h，得到腰果酚基氮磷协同阻燃剂。

所用的碱性催化剂为KOH、NaOH、碳酸钠、甲醇钠、甲醇钾或乙醇钠中的任一种。

所用的胺类化合物为乙二胺、丙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或三聚氰胺中的任一种。

所用的甲醛为液体甲醛、多聚甲醛或三聚甲醛。

所用的含磷化合物为亚磷酸二乙酯、亚磷酸二甲酯、亚磷酸二丙酯、亚磷酸二异丙酯、亚磷酸二丁酯、亚磷酸二苯酯或DOPO中的任一种。

制备所述的含腰果酚基氮磷协同阻燃剂的方法，腰果酚在碱性催化剂下，与计量的胺类化合物和甲醛通过一锅煮的方法，反应后经水洗、分液、减压蒸馏除去小分子物质，得到含氮腰果酚；然后再与含磷化合物、甲醛和有机溶剂混合均匀，在25～120℃反应0.5～24h，得到腰果酚基氮磷协同阻燃剂。

得到含氮腰果酚的反应条件为：反应温度为60-120℃，时间为2-12h，得到腰果酚基氮磷协同阻燃剂的反应条件为：反应温度为25-120℃，时间为0.5-24h。

所述的含腰果酚基氮磷协同阻燃剂在酚醛树脂中的应用。