一種含磷氮星型成炭劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種阻燃劑的制備方法，具體而言，是一種含憐氮的星型成炭劑及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 膨脹型阻燃劑是近幾年應(yīng)用廣泛的綠色有機(jī)阻燃劑類型之一，其不僅克服了含面 阻燃劑燃燒時(shí)易釋放有毒性和腐蝕性氣體W及多煙霧、多烙滴、容易造成人們窒息的缺點(diǎn)， 而且還克服了無機(jī)阻燃劑由于大的添加量對(duì)基材帶來的力學(xué)、加工性能等不良影響。膨脹 型阻燃劑一般包括，碳源、酸源、氣源，傳統(tǒng)的膨脹型阻燃體系，一般多W聚憐酸錠、多元醇 及Ξ聚氯胺復(fù)合組分組成。但是，常用碳源季戊四醇是一種強(qiáng)極性化合物，與高分子材料相 容性不好、易團(tuán)聚，有熱穩(wěn)定性差、成炭率低、易遷移等缺點(diǎn)。為了克服傳統(tǒng)成炭劑的W上缺 點(diǎn)，近幾年人們對(duì)于膨脹型阻燃劑的研究趨向于采用分子設(shè)計(jì)的方法，Ξ嗦環(huán)結(jié)構(gòu)W其穩(wěn) 定的芳環(huán)結(jié)構(gòu)和特殊的叔氮結(jié)構(gòu)引起了人們的廣泛關(guān)注，ΚΞ嗦環(huán)為主的含氮化合物作為 新型成炭劑能提高阻燃劑的熱穩(wěn)定性、成炭率W及與材料的相容性。
[0003] 現(xiàn)有公開號(hào)為：CN1709968A公開了一種"無面膨脹型阻燃聚締控復(fù)合物"，該發(fā) 明專利中提出了 "一種合成Ξ嗦環(huán)系成炭劑的方法"，該方法的步驟是：（1)先根據(jù)參考文 獻(xiàn)報(bào)道燈hurstonJ.T.，JAmChemSoc. 1951,73,2989-3105)的方法制備單體 2-甲氧 基-4,6-二氯-1，3, 5-均Ξ嗦；（2)單體2-甲氧基-4,6-二氯-1，3, 5-均Ξ嗦和二乙締Ξ 胺在一定條件下反應(yīng)生成線性聚合物。運(yùn)種方法步驟少，操作簡(jiǎn)單，合成出的成炭劑克服了 季戊四醇與高分子材料相容性不好、易遷移等缺點(diǎn)。但是運(yùn)種成炭劑高溫殘?zhí)苛枯^少，自身 成炭能力有待提高，缺乏酸性物質(zhì)酸化炭化反應(yīng)，應(yīng)用時(shí)仍需配合較多的酸源聚憐酸錠才 能發(fā)揮較好的阻燃效果。而聚憐酸錠又具有易吸潮和易遷移等缺點(diǎn)，添加較多的APP必然 導(dǎo)致阻燃材料耐水性差，阻燃性能易于降低W及機(jī)械性能降低等問題。
[0004] 現(xiàn)有公開號(hào)為：CN104693442A公開了 "一種超支化Ξ嗦成炭劑及其制備方法"，該 發(fā)明專利中公布了一種超支化Ξ嗦成炭劑及其制備方法，該方法是：向含憐二胺化合物溶 液中逐步滴加Ξ聚氯氯溶液，控制二者摩爾比，反應(yīng)一段時(shí)間后將溫度升高，加入縛酸劑繼 續(xù)反應(yīng)一段時(shí)間，再次升高溫度，繼續(xù)攬拌反應(yīng)。最后進(jìn)行抽濾、水洗、干燥即得所述超支化 Ξ嗦成炭劑。該方法制備超支化Ξ嗦成炭劑的合成工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率更高，反應(yīng)成本 更低，但是合成原料之一Ξ聚氯氯具有強(qiáng)烈刺激性氯氣味，而且對(duì)皮膚有腐蝕性，對(duì)眼有刺 激性和催淚性，由于使用了Ξ聚氯氯，此類超支化Ξ嗦成炭劑中仍然殘余氯，復(fù)合材料燃燒 時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生對(duì)人對(duì)環(huán)境有傷害的有毒性氣體。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]為克服上述技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種含憐氮星型成炭劑及其制備方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下。
[0007] 一種含憐氮星型成炭劑，其分子結(jié)構(gòu)式如下：
[0008]
[0009] 其中，X為二甲基聯(lián)苯基、二苯基亞甲基、對(duì)苯基、甲苯基或鄰苯二甲基。
[0010] 在上述技術(shù)方案中，所述含憐氮星型成炭劑的原料組成及其含量按重量份數(shù)如 下：
[0011] 9，1(Κ一遺阜氧雜40-磯雜菲40-氧化物10-100份； 二異氯酸醋類物質(zhì)10-100份； Η聚氯胺3-33份； 反應(yīng)溶劑200-500份； 洗襟溶劑300-800份； 催化劑Η乙胺反應(yīng)物總質(zhì)量的化1%-2.0%。
[0012] 其中，所述二異氯酸醋類物質(zhì)是二甲基聯(lián)苯二異氯酸醋、二苯基亞甲基二異氯酸 醋和對(duì)苯二異氯酸醋中的一種；所述反應(yīng)溶劑是二甲基甲酯胺或者是二甲基亞諷；所述洗 涂溶劑是無水乙醇、丙酬和去離子水中的一種。
[0013] 一種如上所述的含憐氮星型成炭劑的制備方法，所述制備方法是按下列步驟進(jìn)行 的：
[0014] (l)r^保護(hù)下，將9, 10-二氨-9-氧雜-10-憐雜菲-10-氧化物加入裝有反應(yīng)溶劑 的Ξ口燒瓶中，在50-100°C下W100-500r/min的轉(zhuǎn)速攬拌使其充分溶解； 陽01引 似在步驟（1)的溶液中，加入反應(yīng)物總質(zhì)量的0. 1% -2. 0%催化劑S乙胺，W 100-50化/min的轉(zhuǎn)速充分?jǐn)埌杌旌希?br>[0016]做在步驟似的溶液中，緩慢加入溶有二異氯酸醋類的反應(yīng)溶劑，并W100-5(K)r/min的轉(zhuǎn)速充分?jǐn)埌杌旌?，反?yīng)3-化，得到中間體； 陽017] (4)在中間體溶液中加入Ξ聚氯胺，并W100-5(K)r/min的轉(zhuǎn)速充分?jǐn)埌?，?50-150°C攬拌充分反應(yīng)2-化，得到最終產(chǎn)物；
[0018] (5)向上述液體中加入去離子水，直到沉淀不再析出為止，過濾后分別依次用洗涂 溶劑洗涂3-5次W提純沉淀物，之后將固體物質(zhì)在30-100°C下干燥8-2地，獲得一種含憐氮 星型成炭劑。
[0019] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所提供得一種ΚΞ嗦環(huán)為主的星型含憐化合物作為新型成炭劑，此Ξ 嗦成炭劑是9, 10-二氨-9-氧雜-10-憐雜菲-10-氧化物通過二異氯酸醋類物質(zhì)結(jié)合到Ξ 聚氯胺上。運(yùn)種Ξ嗦成炭劑分子結(jié)構(gòu)上沒有季戊四醇分子上的親水集團(tuán)，從而提高了成炭 劑與聚合物基材的相容性。9, 10-二氨-9-氧雜-10-憐雜菲-10-氧化物為該成炭劑成功 引入了酸性物質(zhì)，酸性物質(zhì)有酸化成炭的作用，大大提高了Ξ嗦成炭劑自身的成炭能力，使 用時(shí)可W不必再與ΑΡΡ復(fù)配使用。又由于9, 10-二氨-9-氧雜-10-憐雜菲-10-氧化物本 身帶有聯(lián)苯環(huán)和菲環(huán)結(jié)構(gòu)，二異氯酸醋類帶有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，在一定程度上提高了成炭劑最終 的殘?zhí)苛浚瑥亩岣吡甩鲁商縿┑淖枞夹?。本發(fā)明所需原料不含面素，所生成的產(chǎn)物中 也不含面素，合成工藝簡(jiǎn)單，制備過程綠色，使用時(shí)不產(chǎn)生有害物質(zhì)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)面 影響。
[0020] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將9, 10-二氨-9-氧 雜-10-憐雜菲-10-氧化物引入Ξ嗦類物質(zhì)中，利用憐雜菲基團(tuán)和Ξ嗦基團(tuán)的共同作用，保 證憐-氮協(xié)效阻燃的同時(shí)提高成炭劑的穩(wěn)定性及殘?zhí)可闪?，使?fù)合材料具有無面、低毒、 熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械性能下降少、抗?jié)B出等優(yōu)點(diǎn)；另外側(cè)憐基團(tuán)環(huán)狀0 =Ρ-0鍵 的引入，使得Ξ嗦成炭劑自身成炭能力比傳統(tǒng)的成炭劑更好，阻燃性能更佳。
[0021] 本發(fā)明通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將憐雜菲基團(tuán)、Ξ嗦基團(tuán)W及苯環(huán)結(jié)合到一種物質(zhì)里， 合成了一種含憐氮的無面星型成炭劑。該化合物從根本上克服了傳統(tǒng)成炭劑與高分子材料 相容性不好、易團(tuán)聚，熱穩(wěn)定性差、成炭率低、易遷移等缺點(diǎn)，大大提高了成炭劑的自身成炭 能力，可W單獨(dú)應(yīng)用于高聚物實(shí)施阻燃。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明星型成炭劑的核磁氨譜圖。
[0023] 圖2是本發(fā)明星型成炭劑的核磁憐譜圖。
[0024] 圖3是本發(fā)明星型成炭劑的熱失重圖。
【具體實(shí)施方式】
[00巧]下面給出實(shí)施例W對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。有必要在此指出的是W下實(shí)例不能理 解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，如果該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本
【發(fā)明內(nèi)容】
對(duì)本發(fā)明 做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。 陽0%] 實(shí)施例1
[0027]成氣氛下，取10份9, 10-二氨-9-氧雜-10-憐雜菲-10-氧化物加入裝有100份 二甲基甲酯胺的Ξ口燒瓶中，保持溫度在50°C，待