專利名稱：一種膨脹型阻燃劑及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膨脹型阻燃劑及其合成方法。該阻燃劑集炭源、酸源、氣源于一體，屬于“三位一體”膨脹型阻燃劑。
背景技術(shù)：
阻燃劑是高分子材料加工的重要助劑之一，隨著環(huán)保意識的加強(qiáng)，含有鹵素的阻燃劑逐步被淘汰。膨脹型阻燃劑(IFR)是一種重要的不含鹵素的阻燃劑，一般是以P、N、C為主要核心成分，其形式有復(fù)合阻燃劑和單體阻燃劑，可用于多種易燃聚合物的阻燃。
用膨脹型阻燃劑處理的聚合物燃燒時，聚合物表面形成一層均勻的炭質(zhì)泡沫層，該層在凝聚相中起到隔熱、隔氧、抑煙和防止熔滴的作用，且低煙、低毒、無腐蝕性氣體產(chǎn)生。然而，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的典型膨脹型阻燃系統(tǒng)如季戊四醇/多聚磷酸銨、季戊四醇二磷酸酯蜜胺鹽等仍然存在一些問題，如膨脹型阻燃劑與高聚物相容性差、易吸收水分、成本高、以及低分子物質(zhì)導(dǎo)致的穩(wěn)定性差等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種新的集炭源、酸源、氣源于一體，是新型的“三位一體”膨脹型阻燃劑；同時提供其制備方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種膨脹型阻燃劑，主要成份為淀粉磷酸酯三聚氰胺鹽，所述淀粉磷酸酯三聚氰胺鹽先由淀粉和三氯氧磷反應(yīng)獲得氯化淀粉磷酸酯，由三聚氰胺與多聚甲醛反應(yīng)獲得三聚氰胺-甲醛預(yù)聚物，再由兩者反應(yīng)而成。
本發(fā)明的制備方法是一種膨脹型阻燃劑的合成方法，包括以下步驟(1)在安裝有尾氣吸收裝置的反應(yīng)容器中按照質(zhì)量比1∶2～1∶3加入淀粉、三氯氧磷，氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌均勻；25～35℃下反應(yīng)12～14小時，將產(chǎn)物真空干燥，得到氯化淀粉磷酸酯；(2)按照摩爾比1∶3～1∶4將三聚氰胺、多聚甲醛加入反應(yīng)容器中，加入反應(yīng)容器體積1/2的去離子水，調(diào)整溶液的pH至9.0～10，然后緩慢加熱至80℃，至溶液變清后，繼續(xù)保溫10～20分鐘，制得三聚氰胺-甲醛預(yù)聚物；(3)按照淀粉磷酸酯三聚氰胺鹽與三聚氰胺-甲醛預(yù)聚物的質(zhì)量比為3∶1稱取預(yù)聚體和氯化淀粉磷酸酯，加入質(zhì)量比2％～5％的吐溫80，在室溫下劇烈攪拌至體系均勻，然后升溫至50～60℃，調(diào)整反應(yīng)體系pH值為4～5，攪拌，在60℃～65℃下繼續(xù)反應(yīng)3～4小時，進(jìn)行囊化反應(yīng)，經(jīng)減壓抽濾，水洗，烘干，得白色微膠囊固體。
上述技術(shù)方案中，對于步驟(1)獲得的氯化淀粉磷酸酯，可以通過檢測出磷的含量，推算出氯的摩爾含量。
在步驟(2)，一般采用用20％氫氧化鈉溶液調(diào)整溶液的pH值；保溫時間以15分鐘為宜。
在步驟(3)，可以通過向反應(yīng)體系滴加1％的檸檬酸溶液來調(diào)整體系的pH值。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明提供了一種新的膨脹型阻燃劑，其集炭源、酸源、氣源于一體，屬于“三位一體”膨脹型阻燃劑；2.本發(fā)明以淀粉為炭源和基本原料在合成淀粉磷酸酯三聚氰胺鹽的同時將產(chǎn)物微膠囊化，提高了阻燃劑的耐水性能和穩(wěn)定性；3.本發(fā)明從高效、簡便、降低生產(chǎn)成本和易工業(yè)化實(shí)施的角度出發(fā)，詳細(xì)研究了溫度、反應(yīng)物配比、反應(yīng)時間等因素對阻燃劑產(chǎn)率和微膠囊化的影響，獲得了最佳的反應(yīng)條件。


附圖1為本發(fā)明實(shí)施例一膨脹型阻燃劑合成的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一參見附圖1所示，在安裝有尾氣吸收裝置的100毫升三口瓶中按照質(zhì)量比1∶2加入淀粉5克、三氯氧磷10克(約10毫升)，氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌均勻。25℃下反應(yīng)12小時。反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物真空干燥，得到氯化淀粉磷酸酯。檢測出磷的含量，從而推算出氯的摩爾含量。收率為96％。
將2.1克三聚氰胺、0.9克多聚甲醛加入到100毫升三口瓶中，加入20毫升去離子水，用20％氫氧化鈉溶液調(diào)整溶液的pH至9.0左右，然后緩慢加熱至80℃，至溶液變清后，繼續(xù)保溫15分鐘，制得三聚氰胺-甲醛預(yù)聚物。然后稱取9克氯化淀粉磷酸酯加入預(yù)聚體，加入4毫升吐溫80，在室溫下劇烈攪拌5分鐘，然后升溫至50～60℃，向反應(yīng)體系滴加1％的檸檬酸溶液，直至體系pH值為4，攪拌，在60℃下繼續(xù)反應(yīng)3小時，后經(jīng)減壓抽濾，水洗，烘干，得白色微膠囊固體11.4克。
實(shí)施例二在安裝有尾氣吸收裝置的100毫升三口瓶中按照質(zhì)量比1∶2加入淀粉10克、三氯氧磷20毫升，氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌均勻。25℃下反應(yīng)12小時。反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物真空干燥，得到氯化淀粉磷酸酯。檢測出磷的含量，從而推算出氯的摩爾含量。收率為93％。
將4.2克三聚氰胺、1.8克多聚甲醛加入到100毫升三口瓶中，加入40毫升去離子水，用20％氫氧化鈉溶液調(diào)整溶液的pH至9.0左右，然后緩慢加熱至80℃，至溶液變清后，繼續(xù)保溫15分鐘，制得三聚氰胺-甲醛預(yù)聚物。然后稱取18克氯化淀粉磷酸酯加入預(yù)聚體，加入8毫升吐溫80，在室溫下劇烈攪拌5分鐘，然后升溫至50～60℃，向反應(yīng)體系滴加1％的檸檬酸溶液，直至體系pH值為4，攪拌，在60℃下繼續(xù)反應(yīng)3小時，后經(jīng)減壓抽濾，水洗，烘干，得白色微膠囊固體22克。
實(shí)施例三在安裝有尾氣吸收裝置的250毫升三口瓶中按照質(zhì)量比1∶2.5加入淀粉20克、三氯氧磷50毫升，氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌均勻。后25℃下保溫反應(yīng)14小時。反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物真空干燥，得到氯化淀粉磷酸酯。收率為89％。
將9.0克三聚氰胺、4克多聚甲醛加入到250毫升三口瓶中，加入90毫升去離子水，用20％氫氧化鈉溶液調(diào)整溶液的pH至9.0左右，然后緩慢加熱至85℃，至溶液變清后，繼續(xù)保溫20分鐘，制得三聚氰胺-甲醛預(yù)聚物。后稱取30克氯化淀粉磷酸酯加入預(yù)聚體，加入12毫升吐溫80，在室溫下劇烈攪拌10分鐘，然后升溫至65℃，向反應(yīng)體系滴加1％的檸檬酸溶液，直至體系pH值為4，攪拌，在65℃下繼續(xù)反應(yīng)4小時，后經(jīng)減壓抽濾，水洗，烘干，得白色微膠囊固體45克。
權(quán)利要求
1.一種膨脹型阻燃劑，其特征在于主要成份為淀粉磷酸酯三聚氰胺鹽，所述淀粉磷酸酯三聚氰胺鹽先由淀粉和三氯氧磷反應(yīng)獲得氯化淀粉磷酸酯，由三聚氰胺與多聚甲醛反應(yīng)獲得三聚氰胺-甲醛預(yù)聚物，再由兩者反應(yīng)而成。
2.一種膨脹型阻燃劑的合成方法，其特征在于，包括以下步驟(1)在安裝有尾氣吸收裝置的反應(yīng)容器中按照質(zhì)量比1∶2～1∶3加入淀粉、三氯氧磷，氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌均勻；25～35℃下反應(yīng)12～14小時，將產(chǎn)物真空干燥，得到氯化淀粉磷酸酯；(2)按照摩爾比1∶3～1∶4將三聚氰胺、多聚甲醛加入反應(yīng)容器中，加入反應(yīng)容器體積1/2去離子水，調(diào)整溶液的pH至9.0～10，然后緩慢加熱至80℃，至溶液變清后，繼續(xù)保溫10～20分鐘，制得三聚氰胺-甲醛預(yù)聚物；(3)按照淀粉磷酸酯三聚氰胺鹽與三聚氰胺-甲醛預(yù)聚物的質(zhì)量比為3∶1稱取預(yù)聚體和氯化淀粉磷酸酯，加入質(zhì)量比2％～5％的吐溫80，在室溫下劇烈攪拌至體系均勻，然后升溫至50～60℃，調(diào)整反應(yīng)體系pH值為4～5，攪拌，在60℃～65℃下繼續(xù)反應(yīng)3～4小時，進(jìn)行囊化反應(yīng)，經(jīng)減壓抽濾，水洗，烘干，得白色微膠囊固體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種膨脹型阻燃劑，其特征在于主要成分為淀粉磷酸酯三聚氰胺鹽，所述淀粉磷酸酯三聚氰胺鹽先由淀粉和三氯氧磷反應(yīng)獲得氯化淀粉磷酸酯，由三聚氰胺與多聚甲醛反應(yīng)獲得三聚氰胺－甲醛預(yù)聚物，再由兩者反應(yīng)而成。本發(fā)明提供了一種新的膨脹型阻燃劑，其集炭源、酸源、氣源于一體，屬于“三位一體”膨脹型阻燃劑；在合成淀粉磷酸酯三聚氰胺鹽的同時將產(chǎn)物微膠囊化，提高了阻燃劑的耐水性能和穩(wěn)定性。
文檔編號C08L3/00GK1769372SQ200510095368
公開日2006年5月10日 申請日期2005年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月7日
發(fā)明者董延茂, 鮑治宇 申請人:董延茂, 鮑治宇