一种低卤环磷腈包覆红磷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低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂，包括芯材和包覆层，所述包覆层包覆在所述芯材的外表面；其中，所述芯材为红磷，所述包覆层为含溴环磷腈；含溴环磷腈由六氯环三磷腈和四溴双酚A制备得到。本发明专利技术以四溴双酚A与六氯环三磷腈合成制备新型环三磷腈，提供了一种有机

【技术实现步骤摘要】
一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于化工材料
，具体涉及一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]红磷是一种高效的无卤环保阻燃剂，在工业、农业、和国防工业中得到了广泛的应用，但存在着着火点低、易自燃、容易吸湿酸化并释放出剧毒、易燃气体磷化氢、与高分子材料相容性差等缺点。因此，红磷必须进行表面处理才能有效的使用。
[0003]当前，最有效的处理方法是将普通红磷进行微胶囊化。利用一层连续紧密的无机物或高分子树脂薄膜将每个红磷微粒“包装”起来，使红磷和外界隔绝，从而克服红磷特别是超细红磷存在的缺陷，又能达到同样的阻燃效果，所以微胶囊化红磷是近年来国内外发展比较快的一种无卤阻燃剂。
[0004]尽管国内外众多研究人员对包覆红磷阻燃剂进行了大量的研究，也取得了不少成果，甚至有一些已经实现商业使用，但是包覆红磷阻燃剂总体来说还是存在着较多问题，如制备工艺繁琐、包覆处理后磷含量大幅度降低、包覆材料与红磷之间大多无协效作用等，这些问题使得包覆红磷阻燃剂的阻燃效果大打折扣、阻燃剂用量大大提升、阻燃成本也随之提高。因此研究开发工艺简单、磷含量高、存在协效作用、阻燃效率高、应用范围广的新型包覆红磷阻燃剂具有重要意义。
[0005]磷腈是一类以磷、氮元素交替排列而成，具有稳定的磷氮骨架结构的化合物，其独特的磷、氮杂化结构和高的磷、氮含量使之具有良好的热稳定性和阻燃性。磷腈具有无卤、燃烧时发烟量少、阻燃效率高、不产生有毒和腐蚀性气体等优点而被认为是第二代磷
‑
氮系膨胀型阻燃剂。磷腈化合物自被合成以来已历经上百年的研究发展，在美国被应用于军工材料等广泛领域，国内也在各个领域有所应用研究，在阻燃领域尤为突出，但国内市场化的磷腈阻燃剂有限。
[0006]为此，能够提供一种含卤量低、吸湿率低、磷化氢释放量少、且能与高分子材料相容性好的红磷阻燃剂是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂及其制备方法与应用，本专利技术以四溴双酚A与六氯环三磷腈合成制备新型环三磷腈，提供了一种有机囊材包覆红磷的红磷阻燃剂，苯环和溴、磷元素的存在提升了环三磷腈的阻燃效率，有助于阻燃性能的提升。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂，包括芯材和包覆层，所述包覆层包覆在所述芯材的外表面；其中，所述芯材为红磷，所述包覆层为含溴环磷腈。
[0010]本专利技术提供的有机囊材包覆红磷的红磷阻燃剂，苯环和溴、磷元素协同存在提升
了环三磷腈的阻燃效率，耐热性好。
[0011]优选地，所述含溴环磷腈由六氯环三磷腈和四溴双酚A制备得到。
[0012]四溴双酚A与HCCP反应结构为空心圆球状，可作为包覆材料吸附在红磷表面，而增加溴元素，有助于阻燃剂的阻燃效率且溴含量较低，也在一定程度上满足了绿色环保的低卤化阻燃剂的要求。
[0013]优选地，所述六氯环三磷腈和所述四溴双酚A的摩尔比为1:3
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6。
[0014]优选地，所述六氯环三磷腈、所述四溴双酚A和所述红磷的摩尔质量比为1mol:3
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6mol:400
‑
1200g。
[0015]上述一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂的制备方法，包括以下具体步骤：
[0016](1)按比例称取原材料六氯环三磷腈、四溴双酚A和红磷，备用；
[0017](2)将所述六氯环三磷腈、所述四溴双酚A、所述红磷和缚酸剂溶于乙腈中，超声反应1
‑
24h后，过滤得沉淀、烘干即得一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂。
[0018]优选地，所述红磷、所述缚酸剂和所述乙腈的质量体积比为20
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150g:0.8
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3L:1
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3L。
[0019]优选地，所述缚酸剂为三乙胺，所述乙腈使用之前进行干燥预处理。
[0020]缚酸剂对反应有催化效果，且能吸收反应产生的副产物氯化氢，有助于反应的加速进行；乙腈预处理是为了避免六氯环三磷腈发生副反应降低反应效率。
[0021]优选地，步骤(2)所述超声频率为40KHZ，超声功率为10
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100W，温度为40
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90℃；所述烘干为真空低温烘干，温度为50
‑
90℃。
[0022]超声波能有助于红磷在水中的均匀分散，有利于囊材均匀的包裹在红磷表面。
[0023]根据上述所述的一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂或权利要求上述所述的制备方法制备的含溴环磷腈包覆红磷阻燃剂在环氧树脂中的应用。
[0024]优选地，所述阻燃剂在所述环氧树脂中的添加比例为1
‑
20wt％。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供了一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂及其制备方法与应用，本专利技术以四溴双酚A与六氯环三磷腈合成制备新型环三磷腈，提供了一种有机囊材包覆红磷的红磷阻燃剂，苯环和溴、磷元素的存在提升了环三磷腈的阻燃效率，以较少的阻燃剂含量达到更高的阻燃效率的目的，有助于环氧树脂阻燃性能的提升。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂制备原理图；
具体实施方式
[0028]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0029]实施例1
[0030]一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂的制备方法(制备原理如图1)，包括以下具体步骤：
[0031](1)按称取原材料1.7383g六氯环三磷腈，8.158g四溴双酚A，4.59ml三乙胺，2g红磷和100ml预干燥过的乙腈，备用；
[0032](2)将六氯环三磷腈、四溴双酚A、红磷和三乙胺溶于乙腈中，置于超声波(40KHZ，100W，50℃)中反应3h，红磷沉降即停止反应；然后减压过滤得沉淀，在真空度0.085MPa低温90℃下烘干即得一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂(产率约为34.77％)；
[0033]实施例2
[0034]一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂的制备方法(制备原理如图1)，包括以下具体步骤：
[0035](1)按称取原材料1.380g六氯环三磷腈，8.158g四溴双酚A，4.59ml三乙胺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂，其特征在于，包括芯材和包覆层，所述包覆层包覆在所述芯材的外表面；其中，所述芯材为红磷，所述包覆层为含溴环磷腈。2.根据权利要求1所述的一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂，其特征在于，所述含溴环磷腈由六氯环三磷腈和四溴双酚A制备得到。3.根据权利要求2所述的一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂，其特征在于，所述六氯环三磷腈和所述四溴双酚A的摩尔比为1:3
‑
6。4.根据权利要求3所述的一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂，其特征在于，所述六氯环三磷腈、所述四溴双酚A和所述红磷的摩尔质量比为1mol:3
‑
6mol:400
‑
1200g。5.一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：(1)按比例称取原材料六氯环三磷腈、四溴双酚A和红磷，备用；(2)将所述六氯环三磷腈、所述四溴双酚A、所述红磷和缚酸剂溶于乙腈中，超声反应1
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24h后，过滤得沉淀、烘干即得一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂。6.根据权利要求5所述的一种低卤环磷腈包覆红磷阻燃剂的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄耿，龙华月，刘海涛，李薇，李玉林，萧丽芬，苏胜培，
申请(专利权)人：衡阳师范学院，
类型：发明
国别省市：