[发明专利]一种含磷丙烯酸酯阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种含磷丙烯酸酯阻燃剂及其制备方法和应用，其中含磷丙烯酸酯阻燃剂的结构通式如下：其中，R₁、R₃选自氢或甲基，R₂选自甲基、乙基、丙基、丁基或苯基。本发明阻燃剂为液体，向聚氨酯软泡中添加，不影响其生产过程。发泡后加热使双键聚合形成交联网络，不仅能提高软泡的阻燃性，阻燃剂不会从聚合物中析出，还能提高软泡的压缩强度。

技术领域

本发明属于阻燃剂合成及阻燃聚合物材料领域，具体涉及一种含磷丙烯酸酯阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

软质聚氨酯泡沫的开孔结构进一步恶化了它的阻燃性，普通软泡的氧指数仅约为17％，属于易燃材料。虽然添加型阻燃剂具有对生产工艺影响小、易于使用、成本低的优点，但是它们在聚合物中容易析出，影响材料的长期使用。对于聚氨酯软泡来说，液体阻燃剂更适用于它们的生产过程，而提高软泡的压缩强度，有利于提高软泡作为坐垫、靠枕、床垫等材料的支承能力。

丙烯酸酯在自由基引发剂的作用下易于聚合，多官能度的丙烯酸酯聚合后可以形成网络结构。交联网络中的聚合物链段运动受到限制，在基体中不会析出。并且通过调节单体结构和添加量可以方便地调节网络结构和交联密度，从而控制材料的力学性能。因而，将含磷丙烯酸酯阻燃剂添加到聚氨酯软泡中，发泡后再加热聚合形成交联网络，不仅能提高阻燃性、解决析出的问题，还能提高软泡的压缩强度。

发明内容

本发明针对添加型阻燃剂易于析出、软泡生产过程需要液体阻燃剂以及提高软泡压缩强度的问题，旨在提供一种含磷丙烯酸酯阻燃剂及其制备方法和应用。本发明将含磷丙烯酸酯阻燃剂和自由基引发剂添加到聚氨酯软泡的原料中，发泡后再加热聚合形成交联网络，不仅能提高软泡的阻燃性，解决阻燃剂析出的问题，还能提高软泡的压缩强度。

本发明含磷丙烯酸酯阻燃剂，其结构通式如下：

其中，R₁、R₃选自氢或甲基，R₂选自甲基、乙基、丙基、丁基或苯基。

本发明含磷丙烯酸酯阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

将羟甲基膦酸二酯或三羟甲基氧化膦与阻聚剂、缚酸剂、溶剂混合，然后在冰浴条件下滴加酰氯化合物，滴加完成后于室温下反应1-24小时；反应结束后依次用稀盐酸、碳酸氢钠水溶液洗涤，有机相经减压蒸馏去除溶剂后得到目标产物。

所述羟甲基膦酸二酯选自羟甲基膦酸二甲酯、羟甲基膦酸二乙酯、羟甲基膦酸二丙酯、羟甲基膦酸二丁酯、羟甲基膦酸二苯酯中的一种。

所述阻聚剂选自苯酚、对甲氧基苯酚、抗氧剂1010、2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚中的一种或多种；所述阻聚剂的添加量为酰氯化合物质量的0-0.01倍。

所述缚酸剂选自三乙胺、三丙胺、三丁胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺中的一种或多种；所述缚酸剂的添加量为酰氯化合物摩尔量的1-1.5倍。

所述溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、氯苯中的一种或多种；所述溶剂的添加量为酰氯化合物质量的5-30倍。

所述酰氯化合物为丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯；所述酰氯化合物与含磷化合物所含羟基的摩尔比为1:1-1.5:1。含磷化合物即指羟甲基膦酸二酯或三羟甲基氧化膦。

本发明含磷丙烯酸酯阻燃剂的应用，是将其添加至聚氨酯软泡的原料中，发泡后加热聚合形成交联网络，不仅能提高软泡的阻燃性，解决阻燃剂析出的问题，还能提高软泡的压缩强度。具体是将自由基引发剂溶解到阻燃剂中，然后添加到通用聚氨酯软泡的原料中，发泡完成后，在60-150℃条件下加热1-48小时。

所述自由基引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰中的一种或多种。引发剂的添加量为阻燃剂质量的0.001-0.05倍。