[发明专利]一种螯合配位型磷-硼-氮协效阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种螯合配位型磷‑硼‑氮协效阻燃剂及其制备方法和用途，该阻燃剂植酸、多元醇、硼酸和尿素经酯化和螯合配位等反应制得。其能作为纤维素、聚酯、聚乳酸、环氧树脂、木材、毛竹，胶合板、刨花板、橡胶、塑料、弹性体等的原料添加物，或作为阻燃涂层的主要功能物，也可作为织物或无纺布的接枝或固化功能物。该阻燃剂采用螯合配位方式，实现了硼元素的耐久应用，并通过磷氮硼协效阻燃方式提升了阻燃剂的阻燃性能，能克服现有磷氮系阻燃剂与基体相容性不佳，易于迁移、流失的缺陷，且具有环保可再生，原料廉价、制备简便、阻燃效果好等优点。

技术领域

本发明涉及阻燃材料领域，具体为一种磷-硼-氮协效阻燃剂及其制备方法和用途。

背景技术

阻燃剂也称防火剂或难燃剂，是能给予易燃物阻燃性的一类功能性助剂。目前阻燃剂研究领域和分类众多，市场应用中卤系阻燃剂应用广泛，但卤系阻燃剂使用过程中燃烧烟雾大，释放有毒、腐蚀性气体，污染环境，市场已经严禁使用，研究开发高效、低毒、无烟、绿色、环保阻燃剂刻不容缓。膨胀型阻燃剂中磷系阻燃剂和氮系阻燃剂具有低毒、低烟、高阻燃性的优良特性，大量实验表明，阻燃剂中磷含量越高，阻燃效果越好(Cellulose，2016；24(2)：1159)。

磷系阻燃剂具有阻燃效率高，阻燃适应性广泛等优点(Cellulose，2019；26(6)：4225)，但其在广泛适应中尚存在一些问题，如：阻燃剂与材料的相容性不好，表面处理技术不够完善；有机磷系阻燃剂大多为液态，具有较强的挥发性，发烟量大、热稳定性差等，使其应用受到限制。

植酸是无毒、容易获得、可再生的植物基有机酸，含磷量高达28wt％，通常含磷量越高，阻燃活性分子越多，阻燃效果越好(Carbohydr Polym，2015；115： 670)。在燃烧过程中，已经表明气相条件下，磷比卤素更能抑制烷烃燃烧(Polymer Degradation andStability，2011；96(3)：377)，植酸作为含磷化合物，可以作为优良阻燃剂参杂到复合材料中，提高复合材料的阻燃性能(Journal of Cleaner Production，2016；124：114)。磷系阻燃剂可以与棉织物形成共价键-OH基，增加棉织物耐洗涤性(Cellulose，2015；22(4)：2787)。硼元素具有成碳性好，增加炭生成量、促进形成稳定炭结构，具有阻燃作用(Journalof Fujian College of Forestry， 1998，18(2)：163)，在非耐久阻燃剂中被广泛应用。

为进一步提升磷系阻燃剂的阻燃效率，采用磷-硼-氮协效阻燃思路和螯合配位策略，实现磷、硼、氮三种阻燃元素的耐久协效阻燃作用(J Hazard Mater，2019； 362：482)，通过调控阻燃元素含量，配比及螯合配位方式，起到耐久协效阻燃效果。硼元素的引入，将使该阻燃体系具有低烟、低毒、环境友好等诸多优点，具有广阔的应用发展前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种磷、氮、硼三种元素起到协同作用的膨胀型阻燃剂及其制备方法，该制备方法采用一锅法合成工艺，反应条件温和，制备工艺简单，适用于工业化大规模生产。本发明提出螯合配位型阻燃剂以显著提升阻燃剂在目标材料中的的阻燃性能，提升阻燃剂与材料的相容性和耐久性。