一种呋喃基阻燃剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种呋喃基阻燃剂及其制备方法，属于含磷生物基阻燃材料技术领域。本发明专利技术以呋喃类化合物(5

【技术实现步骤摘要】
一种呋喃基阻燃剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种呋喃基阻燃剂及其制备方法，属于含磷生物基阻燃材料


技术介绍

[0002]随着科学技术的进步与社会的快速发展，聚合物材料已然成为实用性材料的重要组成部分。聚合物材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，主要包括塑料、橡胶、纤维、涂料及胶黏剂等，其最显著的特点是主要由碳氢元素组成，普遍具有较强的易燃和可燃性。然而，聚合物材料的应用领域广泛且重要，一旦发生火灾将会造成十分严重的后果和损失。因此，必须对其进行阻燃改性，确保其在使用方面的安全性和可靠性。
[0003]近年来，全球可持续发展的战略布局对阻燃材料的研发技术提出了更高的需求，绿色环保型阻燃材料是阻燃领域发展的必然趋势。生物质材料作为一类储量丰富的天然材料，其来源广泛、价格低廉、环境友好且毒性较低。因此，充分利用生物质可再生资源既能减少化石能源的开采，又能保护环境，受到科研界和工业界的广泛关注。随着生物基材料的发展，以生物质来源的材料为起点制备绿色可持续的生物基阻燃剂是目前阻燃领域的热点研究方向之一。
[0004]生物基呋喃环化合物，是一类含氧五元杂环的化合物，因具有与苯环相媲美的结构特性而受到广泛关注。它主要来源于农副产品如甘蔗渣、玉米芯、麦麸、秸秆和锯木屑等，开发利用这些农作物副产物既缓解了资源压力，又提高了经济效益。呋喃类化合物具有良好的反应性、热稳定性和成炭性，在制备阻燃剂方面具有广阔的应用前景。

技术实现思路

[0005][技术问题][0006]目前呋喃类化合物在阻燃方面的研究才刚刚起步，有关呋喃基阻燃剂的研究较少。
[0007][技术方案][0008]为了解决上述问题，本专利技术以呋喃类化合物(5
‑
羟甲基糠醛和糠胺)为原料，并将其与磷、氮、硅等阻燃元素相结合，所制备的新型呋喃基阻燃剂含有亚氨基活性官能团，可以与聚合物能够形成较强的相互作用力，进而制备具有良好相容性的阻燃生物基聚合物复合材料。本专利技术的呋喃基阻燃剂具有较高的磷含量，或同时具有磷
‑
氮或磷
‑
硅阻燃元素，能够发挥协同阻燃效应；呋喃基阻燃剂的分子量较高、芳环结构丰富，不易迁移、析出。
[0009]本专利技术的第一个目的是提供一种呋喃基阻燃剂，其结构式如式Ⅰ：
[0010][0011]其中，R1为以下结构中的至少一种：
[0012][0013]R3为C1
‑
C16的直链、支链或环状烷基的至少一种；
[0014]R2为以下结构中的至少一种：
[0015][0016]在本专利技术的一种实施方式中，所述呋喃基阻燃剂的合成路线如下：
[0017][0018]本专利技术的第二个目的是提供一种制备呋喃基阻燃剂的方法，包括如下步骤：
[0019](1)将5
‑
羟甲基糠醛和缚酸剂溶解于有机溶剂中，然后滴加含氯化合物，0～80℃下反应2～12h，反应结束后过滤，洗涤，分液，除去溶剂，得到中间体；
[0020](2)将中间体、糠胺和含磷化合物加入反应器中，在50～100℃下反应2～24h，反应后将粗产物过滤，洗涤，除去溶剂，得到呋喃基阻燃剂。
[0021]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的缚酸剂为三乙胺、吡啶、氢氧化钠、氢
氧化钾中的至少一种。
[0022]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的含氯化合物为三氯氧磷、三聚氯氰、含C1
‑
C16的直链、支链或环状烷基的三氯硅烷、六氯环三磷腈的至少一种。
[0023]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的有机溶剂为氯仿、二氯甲烷、1,4
‑
二氧六环、四氢呋喃、乙腈、N,N
‑
二甲基甲酰胺中的至少一种。
[0024]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的5
‑
羟甲基糠醛、含氯化合物的氯原子和缚酸剂的摩尔比为1.0：(1.0～1.1)：(1.0～1.1)。
[0025]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的洗涤是过滤后的滤液部分用水洗涤，除去溶剂是分液后的有机相利用旋转蒸发去除溶剂。
[0026]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的溶解是搅拌溶解。
[0027]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述的含磷化合物为9,10
‑
二氢
‑9‑
氧杂
‑
10
‑
磷杂菲
‑
10
‑
氧化物、二苯基磷氧、亚磷酸二苯酯、亚磷酸二甲酯、亚磷酸二乙酯、亚磷酸二异丁酯中的至少一种。
[0028]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述的中间体的醛基、糠胺和含磷化合物的摩尔比为1.0：(1.0～1.1)：(1.0～1.1)。
[0029]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述的过滤是将反应粗产物进行过滤，洗涤是采用乙醇进行洗涤，去除溶剂是利用旋转蒸发除去溶剂。
[0030]本专利技术的第三个目的是本专利技术所述的呋喃基阻燃剂在阻燃材料领域中的应用。
[0031]在本专利技术的一种实施方式中，所述的应用包括用于塑料、橡胶、纤维、涂料、胶黏剂、树脂等。
[0032]本专利技术的第四个目的是提供一种阻燃环氧树脂，其组分包括本专利技术所述的呋喃基阻燃剂。
[0033]在本专利技术的一种实施方式中，所述的阻燃环氧树脂的制备方法包括如下步骤：
[0034]将呋喃基阻燃剂、环氧树脂、固化剂混合均匀，之后倒入模具，进行固化，得到阻燃环氧树脂。
[0035]在本专利技术的一种实施方式中，所述的环氧树脂为商用双酚A型环氧树脂。
[0036]在本专利技术的一种实施方式中，所述的固化剂为4,4
’‑
二氨基二苯甲烷。
[0037]在本专利技术的一种实施方式中，所述的呋喃基阻燃剂的用量为环氧树脂质量的5％。
[0038]在本专利技术的一种实施方式中，所述的环氧树脂的环氧值与固化剂的氨基活性氢的化学计量比(摩尔比)为1：1。
[0039]在本专利技术的一种实施方式中，所述的固化为100℃，2小时；150℃，2小时；180℃，2小时。
[0040][有益效果][0041](1)本专利技术所述的呋喃基阻燃剂具有较高的磷含量，或同时具有磷
‑
氮或磷
‑
硅阻燃元素，能够同时发挥协同阻燃效应，具有阻燃效率高的优点。
[0042](2)本专利技术的呋喃基阻燃剂的结构具有芳环结构多、亚氨基活性官能团、分子量大等特点，与聚合物能够形成共价键或氢键作用，不易迁移、析出。
[0043](3)本专利技术的呋喃基阻燃剂来源于天然可再生资源，符合可持续发展的要求，具有良好的经济和生态效益。
具体实施方式
[0044]以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本专利技术，不用于限制本专利技术。
[0045]测试方法：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种呋喃基阻燃剂，其特征在于，其结构式如式Ⅰ：其中，R1为以下结构中的至少一种：R3为C1
‑
C16的直链、支链或环状烷基的至少一种；R2为以下结构中的至少一种：2.一种制备权利要求1所述的呋喃基阻燃剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将5
‑
羟甲基糠醛和缚酸剂溶解于有机溶剂中，然后滴加含氯化合物，0～80℃下反应2～12h，反应结束后过滤，洗涤，分液，除去溶剂，得到中间体；(2)将中间体、糠胺和含磷化合物加入反应器中，在50～100℃下反应2～24h，反应后将粗产物过滤，洗涤，除去溶剂，得到呋喃基阻燃剂。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的缚酸剂为三乙胺、吡啶、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；所述的含氯化合物为三氯氧磷、三聚氯氰、含C1
‑
C16的直链、支链或环状烷基的三氯硅烷、六氯环三磷腈的至少一种。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的含磷化合物为9,10
‑
二氢
‑9‑
氧杂

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文文，张典堂，梁付巍，陈顺，孙洁，俞科静，李文兵，逄增媛，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：