一种磷氮硼三元膨胀型阻燃剂制备方法及其产品和应用技术

本发明专利技术提供一种磷氮硼三元膨胀型阻燃剂及其制备方法和应用，三聚氰胺、磷酸、硼酸、交联剂及表面活性剂加入蒸馏水中溶解，倒入超临界反应釜中，打开二氧化碳高压泵，并升高反应釜温度，反应1～5小时，打开泄压口降到常压，得到浑浊溶液，将该溶液过滤洗涤真空干燥即为本发明专利技术所述磷氮硼三元膨胀型阻燃剂。采用本发明专利技术所述方法制备的磷氮硼三元阻燃剂，在具有优异阻燃效果的基础上，还有较好的抑烟效果，在发生火灾的时候，可以大大提高人的生存率，具有很大的应用前景。

A preparation method, product and application of an three element expansive flame retardant for phosphorus, nitrogen and boron

The invention provides a three element boron phosphorus nitrogen intumescent flame retardant and preparation method and application thereof, melamine, phosphoric acid, boric acid, crosslinking agent and surfactant is dissolved in distilled water, poured into the supercritical carbon dioxide reactor, open the high-pressure pump, and increasing the reactor temperature, reaction time is 1 to 5 hours, open drain the pressure reduced to atmospheric pressure, the solution will get turbid solution, filtration and washing and drying in vacuum for the three yuan of boron phosphorus nitrogen intumescent flame retardant. The phosphorus nitrogen boron three component flame retardant prepared by the method has better smoke suppression effect on the basis of excellent fire retardant effect, and can greatly improve the survival rate of people in the event of fire, so it has great application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种磷氮硼三元膨胀型阻燃剂制备方法及其产品和应用
本专利技术属于阻燃剂制备领域，具体涉及一种磷氮硼三元膨胀型阻燃剂及其制备方法和应用。
技术介绍
高分子材料因其具有生产成本低、机械性能好、无毒、质轻、耐腐蚀、电性能好、易加工、易回收等诸多优点，被广泛用于生产生活中。然而大多数高分子都属于易燃材料，一般高分子材料的极限氧指数（LOI）只有17～20%，并且高分子燃烧时会产生很多有毒且具有腐蚀性的气体和烟尘，因此，由其引起的火灾所造成的后果就更为严重。卤系阻燃剂的材料在燃烧时会产生大量烟雾和有毒有害气体，在环保要求日益严格的今天，卤系阻燃剂的使用必将逐渐变少并逐渐退出历史舞台。磷氮类膨胀型阻燃剂(IFR)是一种，该类阻燃剂在受热时发泡膨胀，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，是一类高效低毒的环保型阻燃剂。硼系阻燃剂主要包括硼酸锌、硼砂、偏硼酸钙、偏硼酸钠等无机硼酸盐以及少数有机硼酸酯阻燃剂。硼系阻燃剂具有热稳定性好、毒性低、消烟、毒性低、原料易得等优点。最难能可贵的是，其在消烟方面有非常优异的效果。有报道指出硼系阻燃剂与氮系阻燃剂或者磷系阻燃剂复配均可以起到协效阻燃的效果，并且添加后可以明显减少材料燃烧烟浓度。因此，磷氮硼阻燃剂是一种性能非常优异的绿色阻燃剂，其应用潜力非常大。有报道合成了（塑料科技，2010,38：87-92）磷氮硼三元阻燃剂，但是其仅仅是简单复合，并没有达到微观的三元一体阻燃剂的合成，其各部分三种元素分布不均一，达不到最好的阻燃效果。超临界流体是温度及压力均处于临界点以上的流体，超临界二氧化碳作为最常用的超临界流体，是一种无毒、惰性且对环境无害的反应介质。其在制备结束后易于与产物分离，并且微小的压力波动就可以引发巨大的溶解度变化，且超临界二氧化碳的特殊溶解性以及高温高压的超临界状态容易合成平常制备条件下得不到的产物。因此，将超临界二氧化碳制备纳米颗粒的技术引入磷氮硼三元膨胀型燃剂的制备中具有技术与应用的现实意义。
技术实现思路
针对现有磷氮类阻燃剂阻燃效率不高，没有较好抑烟效果的缺点，本专利技术的目的在于提供一种磷氮硼三元膨胀型阻燃剂及其制备方法。本专利技术的再一目的在于：提供上述制备方法获得的产品。本专利技术的又一目的在于：提供上述制备方法获得产品的应用。本专利技术目的通过下述方案实现：一种磷氮硼三元膨胀型阻燃剂的制备方法，采用超临界法，包括如下步骤：1）按照配方精确称取一定量三聚氰胺、磷酸、硼酸、交联剂及表面活性剂，将其加入一定量蒸馏水中，搅拌使其充分溶解，得混合溶液；其中，三聚氰胺与磷酸、硼酸、交联剂的摩尔比为1:（0.2～5）:（0.2～5）:（0.001～0.5），三聚氰胺与表面活性剂的质量比为1:0.001～0.05，三聚氰胺与蒸馏水的质量比为1:50～500，交联剂为季戊二醇、氰尿酸、纤维素等中的一个或其混合，表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠中的一个或其混合；2）将上述混合溶液倒入超临界反应釜中，打开二氧化碳高压泵，并升高反应釜温度，似的反应釜保持压力10～60MPa和温度30～100℃，在此状态下反应1～5小时。3）打开泄压口将超临界反应釜中的压力降到常压，得到浑浊溶液，将该溶液过滤洗涤真空干燥即为本专利技术所述磷氮硼三元膨胀型阻燃剂。本专利技术利用超临界二氧化碳制备磷氮硼三元膨胀型阻燃剂的方法为：按照配方精确称取一定量的三聚氰胺、磷酸、硼酸、交联剂以及表面活性剂等，将其加入一定量蒸馏水中，搅拌均匀；然后，将其加入超临界反应釜中，控制在一定的温度和压力反应一定时间。释放掉压力后过滤干燥即得磷氮硼三元阻燃剂。本专利技术提供上述制备方法获得的一种磷氮硼三元膨胀型阻燃剂产品。本专利技术提供上述磷氮硼三元膨胀型阻燃剂产品作为阻燃剂的应用。本专利技术的优越性在于：采用本专利技术制备方法获得的磷氮硼三元阻燃剂，在具有优异阻燃效果的同时，还有较好的抑烟效果，在发生火灾的时候，可以大大提高人的生存率，具有很大的应用前景。具体实施方式下面通过实施例进一步说明本专利技术，而不是限制本专利技术的范围。实施例1准确称量三聚氰胺、磷酸、硼酸、交联剂以及表面活性剂（三聚氰胺与磷酸的摩尔比为1:1，三聚氰胺与硼酸的摩尔比为1:1，三聚氰胺与交联剂的摩尔比为1:0.03，三聚氰胺与表面活性剂的质量比为1:0.05，交联剂为季戊二醇，表面活性剂为十二烷基硫酸钠），将其加入一定量蒸馏水中（三聚氰胺与蒸馏水的质量比为1:100）。搅拌均匀，然后将其加入超临界反应釜中，控制在80℃和20MPa反应3h。释放掉压力后过滤干燥即得磷氮硼三元阻燃剂。实施例2准确称量三聚氰胺、磷酸、硼酸、交联剂以及表面活性剂（三聚氰胺与磷酸的摩尔比为1:2，三聚氰胺与硼酸的摩尔比为1:0.8，三聚氰胺与交联剂的摩尔比为1:0.05，三聚氰胺与表面活性剂的质量比为1:0.01，交联剂为氰尿酸，表面活性剂为十二烷基磺酸钠），将其加入一定量蒸馏水中（三聚氰胺与蒸馏水的质量比为1:300）。搅拌均匀，然后将其加入超临界反应釜中，控制在70℃和35MPa反应2.5h。释放掉压力后过滤干燥即得磷氮硼三元阻燃剂。实施例3准确称量三聚氰胺、磷酸、硼酸、交联剂以及表面活性剂（三聚氰胺与磷酸的摩尔比为1:1.5，三聚氰胺与硼酸的摩尔比为1:2，三聚氰胺与交联剂的摩尔比为1:0.08，三聚氰胺与表面活性剂的质量比为1:0.01，交联剂为纤维素，表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵），将其加入一定量蒸馏水中（三聚氰胺与蒸馏水的质量比为1:300）。搅拌均匀，然后将其加入超临界反应釜中，控制在65℃和30MPa反应2h。释放掉压力后过滤干燥即得磷氮硼三元阻燃剂。实施例4准确称量三聚氰胺、磷酸、硼酸、交联剂以及表面活性剂（三聚氰胺与磷酸的摩尔比为1:2，三聚氰胺与硼酸的摩尔比为1:0.7，三聚氰胺与交联剂的摩尔比为1:0.04，三聚氰胺与表面活性剂的质量比为1:0.08，交联剂为氰尿酸，表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚），将其加入一定量蒸馏水中（三聚氰胺与蒸馏水的质量比为1:250）。搅拌均匀，然后将其加入超临界反应釜中，控制在60℃和40MPa反应4h。释放掉压力后过滤干燥即得磷氮硼三元阻燃剂。附表1市面上阻燃剂与本专利技术方法制备的阻燃剂的阻燃效果对比，采用聚苯乙烯作为基材树脂，添加量均为30份，其中市面上阻燃剂为三聚氰胺磷酸盐与硼酸锌的1:1混合阻燃剂。。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷氮硼三元膨胀型阻燃剂的制备方法，采用超临界法，其特征在于包括如下步骤：1）按照配方精确称取一定量三聚氰胺、磷酸、硼酸、交联剂及表面活性剂，将其加入一定量蒸馏水中，搅拌使其充分溶解，得混合溶液；其中，三聚氰胺与磷酸、硼酸、交联剂的摩尔比为1:（0.2～5）:（0.2～5）:（0.001～0.5），三聚氰胺与表面活性剂的质量比为1: 0.001～0.05，三聚氰胺与蒸馏水的质量比为1:50～500，交联剂为季戊二醇、氰尿酸、纤维素等中的一个或其混合，表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠中的一个或其混合；2）将上述混合溶液倒入超临界反应釜中，打开二氧化碳高压泵，并升高反应釜温度，使得反应釜保持10～60MPa压力和温度30～100℃，在此状态下反应1～5小时；3）打开泄压口将超临界反应釜中的压力降到常压，得到浑浊溶液，将该溶液过滤洗涤真空干燥即为所述磷氮硼三元膨胀型阻燃剂。

【技术特征摘要】
1.一种磷氮硼三元膨胀型阻燃剂的制备方法，采用超临界法，其特征在于包括如下步骤：1）按照配方精确称取一定量三聚氰胺、磷酸、硼酸、交联剂及表面活性剂，将其加入一定量蒸馏水中，搅拌使其充分溶解，得混合溶液；其中，三聚氰胺与磷酸、硼酸、交联剂的摩尔比为1:（0.2～5）:（0.2～5）:（0.001～0.5），三聚氰胺与表面活性剂的质量比为1:0.001～0.05，三聚氰胺与蒸馏水的质量比为1:50～500，交联剂为季戊二醇、氰尿酸、纤维素等中的一个或其混合，表面活性剂为十二烷基...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，徐少洪，张芳，林琳，陈超，王艳丽，金彩虹，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31