一种高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于新材料技术领域，具体为一种高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂及其制备方法。该无卤阻燃剂的结构式为其中的R选自亚芳基或亚烷基。高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂，包括以下原料：聚磷酸铵、二羟基化合物和催化剂；各原料组分的摩尔份数如下：聚磷酸铵1.0份、二羟基化合物0.2-0.8份、催化剂0.001-0.06份。本发明专利技术采用有机高分子聚合物合成方法，如缩聚反应，交联反应等，获得了交联高分子聚合物，使产品的耐水性和耐热性得到极大的提高。通过本发明专利技术制得一种高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂，综合了聚磷酸铵和磷酸酯的优点，同时克服了两者的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂及其制备方法
本专利技术属于新材料
，具体为一种高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂及其制备方法。
技术介绍
传统溴系阻燃剂的阻燃效果虽然很好，但由于其中相当多的一部分对环境不友好，甚至对人和动物产生很大的危害，例如多溴联苯醚系列。卤素阻燃剂的阻燃机理是气相阻燃机理，是在可燃性气体释放出来后，阻燃剂释放出的卤化氢在气相捕捉自由基，使燃烧不能继续，因此，不论燃烧与否，在受热时都释放出大量的有害气体，对人和环境造成危害，特别是释放出的卤化氢具有很强的刺激性，空气中的浓度稍大，就可以让人窒息，同时卤化氢还具有强腐蚀作用。鉴于卤素阻燃剂对人和环境都有巨大的危害性，无卤阻燃剂就成了人们的追逐方向，而磷系阻燃剂又是无卤阻燃剂中的重中之重。磷系虽然阻燃效果次于溴系，但是由于它对环境比较友好，没有什么危害，因此，它的使用范围越来越广阔，人们也对它越来越重视，需求量逐年增加。含磷阻燃剂主要在凝聚相中起作用，它的阻燃机理如下：含磷阻燃剂在高温下分解形成磷酸或偏磷酸作为强脱水剂，促进基体树脂成炭，并释放出水蒸汽，炭的生成降低了从火焰到凝聚相的热传导；在凝聚相表面形成一层薄薄的玻璃状的或液态的保护层，因此降低了氧气扩散和气相与固相之间的热量和质量传递，抑制了炭氧化过程，降低了热量的产生，抑制了温度的上升，从而达到阻燃的目的。由于固相阻燃机理几乎没有有害气体产生，同时，磷系阻燃剂本身的毒性非常小，所以，是对人和环境的友好的阻燃剂系列。磷系阻燃剂主要分为无机磷系和有机磷系阻燃剂。含磷无机阻燃剂最主要的产品有红磷阻燃剂、磷酸铵盐和聚磷酸铵等。其中聚磷酸铵受到人们的重视，广泛用于防火涂料行业，但在高分子材料领域用作阻燃剂还有很多缺陷需要克服。一方面是聚磷酸铵在水中的溶解度太大，和树脂基材的相容性差，容易从材料中析出；另一方面，聚磷酸铵分解温度低，在200℃以上会分解出氨气，特别是在较强剪切力作用下，更明显。有机磷系阻燃剂主要有有磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能。它可使阻燃剂实现无卤化，其增塑功能可使塑料成型时流动加工性变好，可抑制燃烧后的残余物。产生的毒性气体和腐蚀性气体比卤系阻燃剂少。其主要优点是效率较高；对光稳定剂作用的影响较小；加工和燃烧中腐蚀性小；有阻碍复燃的作用；极少或不增加阻燃材料的质量。但大多数磷酸酯类阻燃剂也存在着一些缺点。如耐热性差、挥发性大、相容性不理想等，同时极大地降低了材料的热变形温度，在对材料有耐热和刚性要求时，就不能用磷酸酯做阻燃剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中聚磷酸铵的耐水性差，易分解，易析出的缺陷；磷酸酯类阻燃剂耐热性差、挥发性大、相容性不理想，同时极大地降低了材料的热变形温度等问题，提供一种高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂。本专利技术的另外一个专利技术目的是提供一种一种高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术的具体技术方案为：一种高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂,该无卤阻燃剂的结构式为其中的R选自亚芳基或亚烷基。所述的R基团选自下述取代基中的一种：高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂，包括以下原料：聚磷酸铵、二羟基化合物和催化剂；其中，各原料组分的摩尔份数如下：聚磷酸铵1.0份二羟基化合物0.2-0.8份催化剂0.001-0.06份。作为优选，高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂中各组分的摩尔份数为：聚磷酸铵1.0份二羟基化合物0.4-0.6份催化剂0.01-0.02份其中，聚磷酸铵的摩尔数按磷酸摩尔数计。高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂，通过如下反应式进行反应:其中m＝n＝p。所述的二羟基化合物原料包括乙二醇，丙二醇，己二醇，双酚A，对苯二酚中的一种或几种的混合物；所述催化剂为乙二醇锑，醋酸锂，氧化铝，氧化钙，草酸钴，氧化硅，氧化钛中的一种或几种的混合物；所述聚磷酸铵为Ⅱ型长链聚磷酸铵，聚合度大于1000。高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述配比，将聚磷酸铵、二羟基化合物、催化剂在高速搅拌机中搅拌均匀；(2)通过积木式双螺杆挤出机熔融共混，使各个反应物充分混合均匀，并初步反应，脱去部分氨气和水等挥发物，挤出机的温度控制在200-260℃；挤出机的温度优选为240-250℃。(3)、在密炼机或高温炉中完全固化，交联，脱去残余的氨气和水，温度控制在280-350℃；在密炼机或高温炉中的温度控制在310-320℃。(4)放料，冷却为固体块状物；(5)把固体块状物粉碎，最后研磨至1000目以上的细粉即得到成品。本专利技术的积极效果为：(1)本专利技术采用有机高分子聚合物合成方法，如缩聚反应，交联反应等，获得了交联高分子聚合物，使产品的耐水性和耐热性得到极大的提高。(2)、通过本专利技术制得一种高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂，综合了聚磷酸铵和磷酸酯的优点，同时克服了两者的缺点。具体实施方式高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂，包括以下原料：聚磷酸铵、二羟基化合物和催化剂；其中，各原料组分的摩尔份数如下：聚磷酸铵1.0份二羟基化合物0.2-0.8份催化剂0.001-0.06份。作为优选，高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂中各组分的摩尔份数为：聚磷酸铵1.0份二羟基化合物0.4-0.6份催化剂0.01-0.02份其中，聚磷酸铵的摩尔数按磷酸摩尔数计。二羟基化合物原料包括乙二醇，丙二醇，己二醇，双酚A，对苯二酚中的一种或几种的混合物；所述催化剂为乙二醇锑，醋酸锂，氧化铝，氧化钙，草酸钴，氧化硅，氧化钛中的一种或几种的混合物；所述聚磷酸铵为Ⅱ型长链聚磷酸铵，聚合度大于1000。高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂，通过如下反应式进行反应:其中m＝n＝p。高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述配比，将聚磷酸铵、二羟基化合物、催化剂在高速搅拌机中搅拌均匀；(2)通过积木式双螺杆挤出机熔融共混，使各个反应物充分混合均匀，并初步反应，脱去部分氨气和水等挥发物，挤出机的温度控制在200-260℃；挤出机的温度优选为240-250℃。(3)、在密炼机或高温炉中完全固化，交联，脱去残余的氨气和水，温度控制在280-350℃；在密炼机或高温炉中的温度控制在310-320℃。(4)放料，冷却为固体块状物；(5)把固体块状物粉碎，最后研磨至1000目以上的细粉即得到成品。按照以上原料和方法制备出的高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂,的结构式为：其中的R选自亚芳基或亚烷基。所述的R基团选自下述取代基中的一种：本专利技术采用交联高分子的合成工艺，形成高分子量或超高分子量的热固性含磷聚合物，就有效解决了聚磷酸铵耐水性差，易分解，易析出的问题；也解决了磷酸酯类阻燃剂耐热性差、挥发性大、相容性不理想，同时极大地降低了材料的热变形温度等问题。以下结合具体实例，对本专利技术进行详细解释说明。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的范围内。按照本专利技术总体构思，专利技术人试制了多批不同配方组份和工艺条件的高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂，并按照下述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂,其特征在于该无卤阻燃剂的结构式为其中的R选自亚芳基或亚烷基。

【技术特征摘要】
1.一种高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂,其特征在于该无卤阻燃剂的结构式为其中的R选自亚芳基或亚烷基。2.根据权利要求1所述的高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂，其特征在于：所述的R基团选自下述取代基中的任意一种：-CH2CH2-，-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-，3.根据权利要求1或权利要求2所述的高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂，其特征在于包括以下原料制备而成：聚磷酸铵、二羟基化合物和催化剂；其中，各组分的摩尔份数如下：聚磷酸铵1.0份二羟基化合物0.2-0.8份催化剂0.001-0.06份聚磷酸铵的摩尔数按磷酸摩尔数计。4.根据权利要求1或权利要求2所述的高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂，其特征在于包括以下原料制备而成：聚磷酸铵、二羟基化合物和催化剂；各组分的摩尔份数如下：聚磷酸铵1.0份二羟基化合物0.4-0.6份催化剂0.01-0.02份其中，聚磷酸铵的摩尔数按磷酸摩尔数计。5.根据权利要求1或权利要求2所述的高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂，其特征在于通过如下反应式进行反应:其中m＝n＝p。6.根据权利要求3所述的高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂，其特征在于：所述的二羟基化合物原料包括乙二醇，丙二醇，己二醇，双酚A，对苯二酚中的一种或几种的混合物。7.根据权利要求4所述的高分子量的交联聚磷酸酯无卤阻燃剂，其特征在于：所述的二羟基化合物原料包括乙二醇，丙二醇，己二醇，双酚A，对苯二酚中的一种或几种的混合物。8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈德东，郭奂宇，雷文君，杨燕丽，
申请(专利权)人：成都硕屋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51