一种含硫大分子三嗪类聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含硫大分子三嗪类聚合物及其制备方法，该化合物的结构如下式所示：其式中n＞1，X为烷基胺，Y为二烷胺。制备方法为：在搅拌下，向异氰尿酸三缩水甘油酯的溶液中加入等摩尔的烷基胺，之后升高到一定温度，反应一段时间，使溶液的pH达到7～8；再加入一定摩尔的二烷胺，升温至一定温度，保温反应一段时间，使溶液的pH达到7～8，冷却后，抽滤(溶剂回收利用)、水洗、烘干和粉碎后即得产品含硫大分子三嗪类聚合物。本发明专利技术含硫大分子三嗪类聚合物是优良的阻燃成炭剂，具有成炭防滴落作用，与高分子材料相容性好，耐热和耐水性好，加工性能优异，可用作聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、硅橡胶等材料的阻燃成炭剂；其原料价廉易得，生产成本低，设备投资少，生产工艺简单，易于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含硫大分子三嗪类聚合物及其制备方法，该化合物可用作聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、硅橡胶等材料的成炭剂。
技术介绍
随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，高分子材料得到广泛地应用，由于其具有易燃性，常会引发火灾，给人们的生命财产安全带来严重威胁。为了防止或减轻火灾所造成的伤害，人们不断寻找各种新型高效无卤环保阻燃剂。其中膨胀型阻燃剂(IFR)是一种以氮、磷为主要组成的复合环保的绿色阻燃剂，不含卤素，也不采用氧化锑为协同剂，其体系自身具有协同作用。含膨胀型阻燃剂的塑料在燃烧时表面会生成炭质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟、防滴等功效，具有优良的阻燃性能，且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生，符合未来阻燃剂的研究开发方向，已经成为国内外最为活跃的阻燃剂研究领域之一。IFR一般包括炭源(常为多羟基化合物，如季戊四醇)、酸源(如聚磷酸铵，即APP)及发泡剂(如三聚氰胺)。近年来，聚丙烯(PP)因其具有无臭无毒无味、物理化学稳定性好、密度小、电绝缘性优良、加工方便等特点，广泛应用在汽车工业、家用电器、电子、电线电缆、包装和建筑建材等方面。但PP是一种极易的燃烧的材料，而且成炭率几乎为0，易熔融滴落，从而限制了PP的应用领域。为了解决PP的易燃问题，IFR逐渐应用于聚丙烯(PP)等聚烯烃材料中，其中所用的炭源大多是季戊四醇及其系列，但在PP中的成炭效果不是很理想，并且具有耐温差、耐水性差、易迁移等缺点，从而限制了IFR在PP中的应用范围。由此开发一种无卤环保、 价廉、高效、耐高温、耐水和加工性能好的聚烯烃成炭剂是当今阻燃剂的研究方向。本专利技术含硫大分子三嗪类聚合物富含叔氮和多羟基结构，叔氮结构的化合物已被证明具有较好的成炭效果，多羟基结构化合物在酸源存在的情况下，具有脱水成炭效果，并且N、S两种优异的阻燃元素具有协同阻燃作用，由此本专利技术无卤聚烯烃阻燃成炭剂为阻燃PP等材料提供了一个新型、无卤、环保、价廉、成炭性优异的成炭剂；本专利技术无卤聚烯烃阻燃成炭剂的合成方法属于加成反应，原子利用率100％，产率较高，溶剂可以直接回收使用，没有“三废”排出，符合绿色合成工艺，具有良好的环境效益；本专利技术含硫大分子三嗪类聚合物其原料廉价易得，工艺简单，易于规模化生产，应用于PP等材料中有良好的成炭效能、力学性能、耐水性能、耐热性能及加工性能，具有十分广阔的开发和应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提出一种含硫大分子三嗪类聚合物。其物理化学性能稳定，耐热性好，耐水性好，成炭效能高，与高分子材料相容性好，加工性能优异，可克服现有技术中的不足。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种含硫大分子三嗪类聚合物，其特征在于，该化合物结构如下式所示：其式中n＞1，-X为-HN-Cn1H2n1+1(n1＝2～4)、-NHCH2CH2OCH3、 -NHCH2CH2CH2OCH3、本专利技术的另一目的在于提出一种含硫大分子三嗪类聚合物的制备方法，其原料廉价易得，工艺简单，易于规模化生产，技术方案如下：如上所述含硫大分子三嗪类聚合物的制备方法，其特征在于，该方法为：在搅拌下，向异氰尿酸三缩水甘油酯的溶液中加入等摩尔的烷基胺，之后升高到30～60℃，保温反应1～6h，使溶液的pH达到7～8；再加入一定摩尔的二烷胺，升温至80～120℃，保温反应5～20h，使溶液的pH达到7～8，冷却后，抽滤(溶剂回收利用)、水洗、烘干和粉碎后即得产品含硫大分子三嗪类聚合物。如上所述的异氰尿酸三缩水甘油酯的溶液中的溶剂为：乙腈、水、二氧六环、甲苯或二甲苯。如上所述的烷基胺为乙胺、丙胺、丁胺、环丙胺、环丁胺、2-甲氧基乙胺、2-甲氧基丙胺、2-噻吩甲胺、2-噻唑胺、硫代乙酰胺、硫代丙酰胺、硫代甲酰胺、苯磺酰胺或甲基磺酰胺。如上所述的二烷胺为硫脲、氨基硫脲、二硫代缩二脲、脒基硫脲、2-甲基氨基硫脲、2，5-二硫代脲、β-氨基乙基异硫脲、硫代碳酸肼、二硫代草酰胺、1，2- 亚乙基硫脲、2-硫代乙内酰脲、2，4-二硫基嘧啶或2-(2-噻吩基)哌嗪。如上所述的一定摩尔比为异氰尿酸三缩水甘油酯∶二烷胺的摩尔比为1∶1。本专利技术公开的含硫大分子三嗪类聚合物为白色固体，其产率为93.2％～98.1％，1％热失重分解温度：266.1～318.3℃，适用于PE、PP、硅橡胶等材料中。含硫大分子三嗪类聚合物的合成工艺原理如下式所示：其式中n＞1，X为H2N-Cn1H2n1+1 (n1＝2～4)、NH2CH2CH2OCH3、NH2CH2CH2CH2OCH3、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：①本专利技术含硫大分子三嗪类聚合物，其物理化学性能稳定，分解温度高， 耐水性好，与高分子材料相容性好，能适应于工程塑料的高温加工。②本专利技术含硫大分子三嗪类聚合物分子中富含叔氮结构和多羟基结构，具有良好的成炭效果，从而有效防止材料受热熔融滴落而产生的二次燃烧。③本专利技术含硫大分子三嗪类聚合物分子中含有N、S两种优异的阻燃元素，两种元素协同阻燃，使成炭剂的阻燃效能提高。④本专利技术含硫大分子三嗪类阻燃成炭剂化合物分子中含有硫元素，使聚合物的抗腐蚀性能提高。⑤本专利技术含硫大分子三嗪类阻燃成炭剂化合物的合成方式是加成反应，原子利用率100％，收率高，符合绿色合成工艺。⑥本专利技术含硫大分子三嗪类阻燃成炭剂化合物合成中的溶剂可直接回收利用，合成过程中没有“三废”排出，具有良好的环境效益。⑦本专利技术含硫大分子三嗪类阻燃成炭剂化合物其原料价廉易得，生产成本低，设备投资少，易于规模化生产，应用于PP等材料中有良好的成炭效能、力学性能及加工性能，具有很好的应用、开发前景。附图说明为了进一步说明具体产品的结构和性能特给出如下附图。1、含硫大分子三嗪类聚合物CFA-1的红外光谱图，详见说明书附图图1；图1表明，3043cm-1处为-CH2CH(OH)NHCH2CH3上-NH-键伸缩振动峰；2985cm-1处为-CH2CH(OH)NHC(S)NH-上左边-NH-键伸缩振动峰；2890cm-1处为-CH2CH(OH)NHC(S)NH-上右边-NH-键伸缩振动峰；1620cm-1处为C-S键的伸缩振动峰；1408-1520cm-1处为C＝O键伸缩振动峰；1210-1398cm-1处为C-N键的伸缩振动峰；1048cm-1处为-CH2CH(OH)NHCH2CH3上-OH键的伸缩振动峰；1010cm-1处为-CH2CH(OH)NHC(S)NH-上-OH键的伸缩振动峰。2、含硫大分子三嗪类聚合物CFA-1的核磁光谱图，详见说明书附图图2；图2表明，δ7.265为溶剂氘代氯仿交换的质子峰；δ1.187-1.401为-CH2CH(OH)NHCH2CH3上甲基上的H峰；δ1.508-1.643为-CH2CH(OH)NHCH2CH3上-OH上的H峰；δ1.725-1.901为-CH2CH(OH)NHC(S)NH-上-OH上的H峰；δ3.478-3.709为-CH2CH(OH)NHCH2CH3上右边亚甲基上的H峰；δ4.112-4.210为-CH2CH(OH)NHCH2CH3上左边亚甲基上的H峰；δ4.268-4.408为-CH2CH(OH)NHC(S)NH-上左边亚甲基上的H峰；δ5.248-5.350为-CH2CH(OH)NH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含硫大分子三嗪类聚合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：其式中n＞1，‑X为‑HN‑Cn1H2n1+1(n1＝2～4)、‑NHCH2CH2OCH3、‑NHCH2CH2CH2OCH3、S＝HC‑NH‑、‑Y‑为

【技术特征摘要】
1.一种含硫大分子三嗪类聚合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：其式中n＞1，-X为-HN-Cn1H2n1+1(n1＝2～4)、-NHCH2CH2OCH3、-NHCH2CH2CH2OCH3、S＝HC-NH-、-Y-为2.根据权利要求1所述一种含硫大分子三嗪类聚合物，其制备方法为：在搅拌下，向异氰尿酸三缩水甘油酯的溶液中加入等摩尔的烷基胺，之后升高到30～60℃，保温反应1～6h，使溶液的pH达到7～8；再加入一定摩尔的二烷胺，升温至80～120℃，保温反应5～20h，使溶液的pH达到7～8，冷却后，抽滤(溶剂回收利用)、水洗、烘干和粉碎后即得产品含硫大分子三嗪类聚合物。3.根据权利要求2所述一种含硫大分子三嗪类聚合物的制备方法，其特征在于：所述的异氰尿酸三缩水甘油酯的溶液中的溶剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡一，李四新，
申请(专利权)人：浙江旭森非卤消烟阻燃剂有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33