一种三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于阻燃高分子技术领域，具体公开了一种三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂及其制备方法和应用，本发明专利技术首先通过苯基磷酰二氯的磷氯基团与三聚氰胺氰尿酸盐中的胺反应从而减少三聚氰胺氰尿酸盐中的氢键，达到降低其基团极性的目的，然后以此为基础开发了一种三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂的制备方法，并将其应用于阻燃环氧树脂。脂。脂。

【技术实现步骤摘要】
一种三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于阻燃高分子
，具体涉及一种三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]环氧树脂作为最重要的热固性树脂之一，由于其分子结构中刚性和柔性基团的合理配比，具有优异的附着力、耐化学性、电绝缘性等优良性能，已广泛应用于涂料、胶粘剂、密封材料和电子部件。但是，像大多数有机聚合物材料一样，环氧树脂是易燃的，这极大地限制了环氧树脂的应用范围。因此，提高环氧树脂的阻燃性能对拓宽环氧树脂的应用场所具有重要的实践意义。
[0003]一直以来，传统的含卤阻燃剂因其成本低廉、阻燃效率高被认为是提高环氧树脂阻燃性能的一种有效方法，但由于其燃烧过程中易产生有毒且具有腐蚀性的烟雾，促使人们开始探索绿色、环保且高效的阻燃领域，其中，三聚氰胺氰尿酸盐作为一种三嗪化合物类阻燃剂，因其具有含氮量高、生烟量低、环境友好、价格低廉等优点已经成为工业领域常用的阻燃剂之一。
[0004]但是，由于三聚氰胺氰尿酸盐是由多个氢键组成的平面网络，易形成氢键交联作用，单独作为阻燃剂应用于环氧树脂中，在与环氧树脂混合时容易发生团聚，会影响与基体环氧树脂的相容性，目前现有技术中，三聚氰胺氰尿酸盐主要是通过包覆和复配的方式应用于树脂材料中，例如申请公布号为CN109705403B的专利文件(对比文件1)，公开了一种三聚氰胺氰尿酸盐微胶囊化赤磷阻燃剂及其制备方法，通过包覆的方式得到三聚氰胺氰尿酸盐包覆的微胶囊化赤磷产品，克服了赤磷作为阻燃剂的应用缺陷，但是对比文件1的这种包覆方式可能会导致复合材料力学性能下降的缺陷技术问题；再如申请公布号为CN110982122A的专利公开的一种磷酸钴
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三聚氰胺氰尿酸盐反应型阻燃剂及其制备方法和应用(对比文件2)，通过复配的方式，将磷酸锆
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三聚氰胺氰尿酸盐反应型阻燃剂进行活化处理，改良了阻燃剂在聚氨酯中的相容性，但是，对比文件2的这种复配方式同样会导致复合材料力学性能下降，且未经证实可有效应用于环氧树脂中。

技术实现思路

[0005]由于三聚氰胺氰尿酸盐是由多个氢键组成的平面网络，易形成氢键交联作用，发生团聚，会影响与基体的相容性，所以要对其进行处理，降低其基团极性，减少氢键的形成，为了解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂的制备方法和应用，本专利技术首先通过苯基磷酰二氯的磷氯基团与三聚氰胺氰尿酸盐中的胺反应从而减少三聚氰胺氰尿酸盐中的氢键，达到降低其基团极性的目的，然后以此为基础开发了一种三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂的制备方法，并将其应用于阻燃环氧树脂。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂及其制备方法，三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂的化学结构式如下：
[0007][0008]本专利技术所述制备方法包括以下步骤：
[0009]S1：将三聚氰胺氰尿酸盐分散到四氢呋喃中，搅拌均匀后置于低温环境中，得到混合物A；
[0010]S2：将苯基磷酰二氯加入到四氢呋喃中，搅拌均匀后得到溶液B；
[0011]S3：将溶液B滴加入混合物A中，搅拌，先低温反应，后常温反应；结束后用四氢呋喃、乙醇和去离子水洗涤，过滤，干燥，得到三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂。
[0012]其反应过程如式1所示：
[0013][0014]进一步的，所述步骤S1中三聚氰胺氰尿酸盐与四氢呋喃的配比为15～20g：100～120mL。
[0015]进一步的，所述步骤S1中低温环境温度为0～5℃。
[0016]进一步的，所述步骤S1、S3中搅拌为水浴锅中的磁力搅拌。
[0017]进一步的，所述步骤S2中苯基磷酰二氯与四氢呋喃的配比为7～12mL：50～60mL。
[0018]进一步的，所述步骤S2中搅拌为人工搅拌，搅拌时间为3～5min。
[0019]进一步的，所述步骤S3中低温反应时间为6～8h，常温反应时间为6～8h，
[0020]低温反应时温度为0～5℃，常温反应时温度为25～27℃。
[0021]进一步的，所述步骤S3中过滤是真空过滤，过滤后在真空烘箱中干燥，干燥处理温度为70～80℃，干燥时间为12～18h。
[0022]第二方面，本专利技术提供了将上述阻燃剂在制备环氧树脂复合材料中的应用，具体应用方法包括以下步骤：
[0023]S4：将干燥得到的三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂研磨过筛；
[0024]S5：将过筛后的三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂加入到环氧树脂中，搅拌均匀后加入固化剂，再次搅拌均匀，随后将混合物倒入模具中，放入烘箱中固化得到三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃环氧树脂复合材料。
[0025]进一步的，所述步骤S4中过筛所用筛网大小为100～200目。
[0026]进一步的，所述步骤S5中固化剂为4,4
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二氨基二苯甲烷，环氧树脂、固化剂、三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂的混合质量比为70～100:15～25:1～5。
[0027]进一步的，所述步骤S5中固化温度为120～130℃，固化时间为4～6h。
[0028]进一步的，所述步骤S5中搅拌为水浴锅中的磁力搅拌。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有如下的优点：
[0030]与申请公布号为CN109705403B的专利公开的三聚氰胺氰尿酸盐微胶囊化赤磷阻燃剂及其制备方法和申请公布号为CN110982122A的专利公开的一种磷酸钴
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三聚氰胺氰尿酸盐反应型阻燃剂及其制备方法和应用相比，本专利技术所述的三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂是对三聚氰胺氰尿酸盐进行共价改性而非包覆或复配，本专利技术所述的三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂通过共价修饰引入了磷元素，阻燃剂本身就具备了磷、氮协同阻燃的作用，并且在提高环氧树脂阻燃效果的同时，力学性能也有所改善；
[0031]本专利技术提供的一种三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂的制备方法和应用，该方法工艺简单并且合成的阻燃剂绿色环保；从反应条件上看，与DOI为10.5923/j.materials.20170705.11的文献中阻燃剂PCOF制备过程相比，本专利技术阻燃剂反应过程需严格控制反应温度，避免副反应产生，并且整个反应过程在低温和常温条件下进行即可，不需要高温加热和长时间反应，故降低了反应成本和时间成本。
[0032]本专利技术利用合成的三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃环氧树脂，相较于纯环氧树脂，该制备方法所得的环氧树脂复合材料只需1wt％的添加量即可达到27.4％的极限氧指数；该方法制备的环氧树脂复合材料只需5wt％的添加量就可以达到UL
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94V
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0级的垂直燃烧等级，说明本专利技术制备的三聚氰胺氰尿酸盐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂，其特征在于，所述三嗪框架阻燃剂的化学结构式如下所示：2.一种三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：将三聚氰胺氰尿酸盐分散到四氢呋喃中，搅拌均匀后置于低温环境中，得到混合物A；S2：将苯基磷酰二氯加入到四氢呋喃中，搅拌均匀后得到溶液B；S3：将溶液B滴加入混合物A中，搅拌，先低温反应，后常温反应；结束后用四氢呋喃、乙醇和去离子水洗涤，过滤，干燥，得到三聚氰胺氰尿酸盐衍生物共价三嗪框架阻燃剂。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中三聚氰胺氰尿酸盐与四氢呋喃的配比为15～20g：100～120mL。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中低温环境温度为0～5℃。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1、S3中搅拌为水浴锅中的磁力搅拌。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中苯基磷酰二氯与...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻源，储艳鹏，陈忠伟，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：