一种多孔聚合物阻燃剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种多孔聚合物阻燃剂及其制备方法与应用。所述多孔聚合物阻燃剂具有如式(I)所示的结构：本发明专利技术制备的多孔聚合物阻燃剂结构新颖，磷含量为35.3wt％，氮含量为15.9wt％，硼含量为12.3wt％，阻燃元素总含量高达63.5wt％，稳定性高。本发明专利技术提供的制备方法简单，成本低廉，适于规模化生产，同时本发明专利技术制备的多孔聚合物阻燃剂在水基阻燃涂料、阻燃纸张有很好的应用前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔聚合物阻燃剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于功能高分子聚合物的制备和阻燃
，具体涉及一种多孔聚合物阻燃剂及其制备方法与应用，尤其涉及一种多元素协同阻燃的多孔聚合物阻燃剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]自1907年高分子材料出现至今，各种各样的高分子材料广泛用于人们的生产和生活中，但部分高分子材料的易燃特性给人们生命财产安全造成了很大的危害。为了解决上述问题，人们开发了溴系、磷系、硅系、硼系阻燃剂等单组份阻燃剂，然而随着科学技术的快速发展和人们的安全环保意识不断增强，对生物体有害的溴系阻燃剂被限制应用，并且单组份阻燃剂或已不能满足人们对高性能阻燃材料的追求，因此无卤阻燃剂的多种阻燃元素协效应运而生，来弥补单一阻燃方法的不足。
[0003]另外，六氯环三磷腈独特的杂环结构以及较高的磷、氮含量，使其具有优异的热稳定性和阻燃性能，而且该类化合物具有良好的生物相容性和生物降解性，符合当今日益严苛的环保要求。环磷腈阻燃剂的研究开始较晚，目前，磷腈阻燃剂主要包括：烷氧基环三磷腈、苯氧基环三磷腈、苯氨基环三磷腈等。研究者们已经将这些环磷腈阻燃剂应用于很多高分子材料中，如聚乙烯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，环氧树脂，不饱和聚酯，聚乳酸等，都获得了很好的阻燃效果。这说明磷腈化合物能够成为一种高效的阻燃剂。但是，目前关于磷腈和硼酸化合物合成聚合物的研究还未见报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种多孔聚合物阻燃剂及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。
[0005]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0006]本专利技术实施例提供了一种多孔聚合物阻燃剂，它具有如式(I)所示的结构：
[0007][0008]本专利技术实施例还提供了一种多孔聚合物阻燃剂的制备方法，其包括：
[0009]在保护性气氛下，使包含六氯三聚磷腈、连二硼酸、碱性催化剂和溶剂的均匀混合反应体系发生亲核取代反应，制得多孔聚合物阻燃剂。
[0010]本专利技术实施例还提供了前述方法制备的多孔聚合物阻燃剂，所述多孔聚合物阻燃剂包括：磷35.3wt％、氮15.9wt％、硼12.3wt％。
[0011]本专利技术实施例还提供了前述多孔聚合物阻燃剂制备水基阻燃涂料中的用途。
[0012]例如，本专利技术实施例还提供了一种阻燃纸张，其至少包含前述的多孔聚合物阻燃剂。
[0013]本专利技术制备了一种通过P-O键这一新颖的链接方式构筑多孔聚合物阻燃剂，该多孔聚合物阻燃剂无卤且富含硼、氮、磷等多种协同阻燃元素。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0015](1)本专利技术制备的多孔聚合物阻燃剂结构新颖，磷含量为35.3wt％，氮含量为15.9wt％，硼含量为12.3wt％，阻燃元素总含量高达63.5wt％，稳定性高；
[0016](2)本专利技术制备的多孔聚合物阻燃剂不含卤素，可用于水基阻燃涂料，属于环境友好型材料；
[0017](3)本专利技术多孔聚合物阻燃剂的制备方法简单，成本低廉，产率为80％～85％，适于规模化生产，有很好的应用开发前景。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术实施例1中六氯三聚磷腈和多孔聚合物阻燃剂的红外谱图；
[0020]图2是本专利技术实施例1中合成的多孔聚合物阻燃剂的氮气吸附-脱附等温曲线；
[0021]图3是本专利技术实施例1中合成的多孔聚合物阻燃剂的孔径分布曲线；
[0022]图4是本专利技术实施例1中合成的多孔聚合物阻燃剂在氮气环境下的热重曲线；
[0023]图5是本专利技术实施例1中合成的多孔聚合物阻燃剂的粉末X射线衍射图；
[0024]图6是本专利技术实施例1中合成的多孔聚合物阻燃剂的扫描电镜图；
[0025]图7是本专利技术实施例1中制备的阻燃纸张和没有涂覆多孔聚合物阻燃剂纸张的灼烧测试对比图。
具体实施方式
[0026]鉴于现有技术的缺陷，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其主要是以六氯环三磷腈和连二硼酸为原料一锅法反应制得多孔聚合物阻燃剂，因原料廉价且合成方法易得，绿色环保应用范围较广，在人们生产生活中上有较大的应用潜力。
[0027]下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]本专利技术实施例的一个方面提供了一种多孔聚合物阻燃剂，它具有如式(I)所示的结构：
[0029][0030]在一些较为具体的实施方案中，所述多孔聚合物阻燃剂的比表面积为370m2/g，孔径为4.93nm，总孔体积为1.065cc/g。
[0031]本专利技术实施例的另一个方面还提供了一种多孔聚合物阻燃剂的制备方法，其包括：
[0032]在保护性气氛下，使包含六氯三聚磷腈、连二硼酸、碱性催化剂和溶剂的均匀混合反应体系发生亲核取代反应，制得多孔聚合物阻燃剂。
[0033]本专利技术中，以六氯环三磷腈和连二硼酸为原料一锅法反应制得多孔聚合物阻燃剂的反应路线如下所示：
[0034][0035]在一些较为具体的实施方案中，所述制备方法包括：
[0036]在保护性气氛下，使包含六氯三聚磷腈、连二硼酸、碱性催化剂和溶剂的均匀混合反应体系于室温～120℃反应5～7天，制得所述多孔聚合物阻燃剂。
[0037]进一步的，本专利技术中反应是在干燥无氧水条件下进行的。
[0038]进一步的，在所述亲核取代反应发生前先对缓和反应体系进行无氧处理。
[0039]在一些较为具体的实施方案中，所述六氯环三磷腈与连二硼酸的摩尔比为1∶1.5～2。
[0040]进一步的，所述碱性催化剂与六氯环三磷腈的摩尔比为6～8∶1。
[0041]进一步的，所述六氯环三磷腈与溶剂的质量体积比为1∶100～150g/mL。
[0042]进一步的，所述碱性催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种或两种的组合，且不限于此。
[0043]进一步的，所述溶剂包括N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺中的任意一种或两种的组合，且不限于此。
[0044]进一步的，所述保护性气氛包括氮气气氛或惰性气体气氛，且不限于此。
[0045]在一些较为具体的实施方案中，所述制备方法还包括：在所述亲核取代反应完成后，对所获混合物进行过滤、洗涤、纯化、干燥处理。
[0046]进一步的，所述洗涤处理使用的洗涤液包括二甲基亚砜、N，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔聚合物阻燃剂，其特征在于，它具有如式(I)所示的结构：2.根据权利要求1所述的多孔聚合物阻燃剂，其特征在于：所述多孔聚合物阻燃剂的比表面积为370m2/g，孔径为4.93nm，总孔体积为1.065cc/g。3.一种多孔聚合物阻燃剂的制备方法，其特征在于包括：在保护性气氛下，使包含六氯三聚磷腈、连二硼酸、碱性催化剂和溶剂的均匀混合反应体系发生亲核取代反应，制得多孔聚合物阻燃剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于包括：在保护性气氛下，使包含六氯三聚磷腈、连二硼酸、碱性催化剂和溶剂的均匀混合反应体系于室温～120℃反应5～7天，制得所述多孔聚合物阻燃剂。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述六氯环三磷腈与连二硼酸的摩尔比为1∶1.5～2；和/或，所述碱性催化剂与六氯环三磷腈的摩尔比为6～8∶1；和/或，所述六氯环三磷腈与溶剂的质量体积比为1∶100～1∶150g/mL。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述碱性催化剂包括氢氧化钠和/或氢氧化钾；和/或，所述溶剂包括N...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜亚，杨海申，董梦青，孟智颖，崔凤敏，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：