一種無鹵超支化膨脹型阻燃劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及阻燃劑【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種無鹵超支化膨脹型阻燃劑：將等摩爾量的酸酐和二乙醇胺反應(yīng)得到AB2型單體；將甲醛與三聚氰胺反應(yīng)得到羥甲基三聚氰胺；羥甲基三聚氰胺與AB2型單體反應(yīng)，得到超支化聚合物R1；R1與磷酸酯化劑反應(yīng)得到無鹵超支化膨脹型阻燃劑。本發(fā)明的超支化膨脹型阻燃劑，是一種三維立體結(jié)構(gòu)的新型阻燃劑。它具有高含量的炭源，氣源，炭源，較低的粘度，較高的溶解度，其摻加量少，與阻燃基體相溶性好，在對阻燃基體影響不大的基礎(chǔ)上大大提高阻燃基體的阻燃性能。是一種高性能，低成本，且具有環(huán)保優(yōu)勢的膨脹型阻燃劑。
【專利說明】一種無鹵超支化膨脹型阻燃劑及其制備方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及阻燃劑【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種無鹵超支化膨脹型阻燃劑，還涉及無鹵超支化膨脹型阻燃劑的制備方法。
[0002]【背景技術(shù)】
隨著我國大量的煤炭資源被不斷勘探出來，必然刺激煤礦的更大量的開采。PVC阻燃輸送帶作為煤礦井下運輸中一種不可替代的輸送工具同樣會隨著煤礦的不斷開采而其需求量不斷增加。然而，在煤礦井下這一特殊的工作環(huán)境中，安全防火工作關(guān)系到井下工作是否正常運作以及工作人員的生命安全。為此我國相關(guān)部門頒布了 PVC阻燃輸送帶的要達(dá)到一定的阻燃要求。PVC樹脂本身因含有氯元素，具有較高的氧指數(shù)，然而在輸送帶生產(chǎn)加工中添加有大量的易燃助劑，大大降低了輸送帶的氧指數(shù)，為此在PVC阻燃輸送帶生產(chǎn)過程中必須加入阻燃劑來提高阻燃性能。
[0003]在眾多阻燃劑中，無鹵膨脹型阻燃劑具有獨特的N-P體系，不需要鹵素的參與，大大減小了阻燃過程中的煙霧產(chǎn)生，在不含N、P樹脂中應(yīng)用非常廣泛，是進來科研工作者研究較多的一種阻燃劑。
[0004]膨脹型阻燃劑是以碳、氮、磷，為核心成份的一類復(fù)合阻燃劑，它在阻燃機理上不需要其他阻燃劑配合協(xié)同使用，對多種聚合物具有很好的阻燃效果。用此類阻燃劑處理的聚合物在燃燒或受熱分解時能在表面形成一層均勻的泡沫炭質(zhì)層，此炭層具有隔熱，隔氧，抑煙，防止由于過熱產(chǎn)生滴漏現(xiàn)象，是一種高效低毒環(huán)保型阻燃劑。
[0005]膨脹型阻燃劑有三個基本要素，即酸源、炭源和氣源。酸源一般是無機酸或燃燒中能原位生成酸的化合物，如磷酸、硼酸、硫酸和磷酸酯等；炭源是形成泡沫炭化層的基礎(chǔ)，主要是一些含碳量高的多羥基化合物，如淀粉、蔗糖、糊精、季戊四醇、乙二醇、酚醛樹脂等；氣源是含氮類化合物，如尿素、三聚氰胺、聚酰胺等。
[0006]傳統(tǒng)膨脹型阻燃劑采取以酸源為主阻燃劑，與炭源，氣源配合使用構(gòu)成一種混合型的阻燃劑體系，但是這種以小分子組合使用的膨脹型阻燃劑，存在一定其缺點，例如，在高溫條件下容易揮發(fā)，熱穩(wěn)定性較差，對環(huán)境影響較大，在阻燃基體中阻燃劑存在分散性不好，混合不均勻，與基體相容性不好，易遷移，耐水性差等。此外大部分用三元、四元醇為基礎(chǔ)，引入磷酸化劑，形成的磷酸酯含磷量低，阻燃效果難以滿足更高的阻燃要求，耐熱性差。為解決上述問題，近些年來，人們開始關(guān)注將酸源，氣源和炭源組分結(jié)合在一起的“三位一體”單個大分子型膨脹阻燃劑。
[0007]超支化聚合物有著較為完整的樹冠結(jié)構(gòu)，空間結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)球形，表面帶有大量的活性官能團，其特殊的結(jié)構(gòu)賦予了其特殊的性質(zhì)，目前超支化聚合物已在涂料、粘合劑、流變助劑及超分子化學(xué)、納米科技、生物材料、光電材料、藥物運載等諸多領(lǐng)域都顯現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價值。
[0008]
【發(fā)明內(nèi)容】

為了解決以上現(xiàn)有膨脹型阻燃劑熱穩(wěn)定性較差，混合不均勻，與基體相容性不好，易遷移，耐水性差等缺點，本發(fā)明提供了一種熱穩(wěn)定性好，與基體相容性好，不易遷移，耐水性好的無鹵超支化膨脹型阻燃劑。
[0009]本發(fā)明還提供了所述無鹵超支化膨脹型阻燃劑的制備方法。將炭源，氣源合為一體，末端含有大量羥基的超支化型三維立體大分子結(jié)構(gòu)，取代傳統(tǒng)采用的季戊四醇，乙二醇等小分子結(jié)構(gòu)提供單一炭源，再在炭源、氣源一體的超支化分子結(jié)構(gòu)進行磷酸酯化，得到炭源，氮源，氣源三位一體的新型無鹵超支化膨脹型阻燃劑。
[0010]本發(fā)明是通過以下方式實現(xiàn)的:
一種無鹵超支化膨脹型阻燃劑，結(jié)構(gòu)式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種無鹵超支化膨脹型阻燃劑，其特征在于結(jié)構(gòu)式如下:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵超支化膨脹型阻燃劑，其特征在于所述磷酸酯基團為下述結(jié)構(gòu)式中的任意一種:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵超支化膨脹型阻燃劑，其特征在于所述的端羥基超支化聚合物中使用的核分子為羥甲基三聚氰胺或三(2-羥乙基)異氰尿酸酯。
4.一種權(quán)利要求1-3中任一項所述的無鹵超支化膨脹型阻燃劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將等摩爾量的酸酐和二乙醇胺反應(yīng)得到AB2型單體； (2)將甲醛與三聚氰胺反應(yīng)得到羥甲基三聚氰胺； (3)羥甲基三聚氰胺與AB2型單體反應(yīng)，得到超支化聚合物R1； (4)R1與磷酸酯化劑反應(yīng)得到無鹵超支化膨脹型阻燃劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于三聚氰胺與甲醛摩爾比為1:3-6。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于羥甲基三聚氰胺與AB2型單體摩爾比為 1:1-45。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于Rl與磷酸酯化劑摩爾比為1:1-48。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于羥甲基三聚氰胺與AB2型單體摩爾比為 1:9,1:21 或 1:45。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于Rl與磷酸酯化劑摩爾比為1:4、1:6、1:12,1:24 或 1:48。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述酸酐為丁二酸酐、烷基取代丁二酸酐、順丁烯二酸酐、烷基取代順丁烯二酸酐、戊二酸酐或烷基取代戊二酸酐。
【文檔編號】C08G63/685GK103881076SQ201410082795
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】壽崇琦, 尤光星, 張宇, 矦貴海 申請人:濟南大學(xué)