含聚葡萄糖胺-2-氨基结构的阻燃剂、合成方法及应用技术

本发明专利技术公开了含聚葡萄糖胺

【技术实现步骤摘要】
含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基结构的阻燃剂、合成方法及应用


[0001]本专利技术涉及阻燃剂
，尤其涉及含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基结构结构的阻燃剂、合成方法及应用。

技术介绍

[0002]目前主要通过在环氧树脂中添加阻燃剂来提高其阻燃性能。常用的阻燃性能较好的阻燃剂是以DOPO作为中间体制备的阻燃剂，但是该类阻燃剂虽然能够有效提高环氧树脂的阻燃性能，但是其阻燃性能仍需进一步提高，且现有的阻燃剂在添加到环氧树脂中后对环氧树脂的烟释放的抑制效果仍不够理想。因此亟需开发一种新的阻燃剂，以使其添加至环氧树脂中后能够显著提高环氧树脂的阻燃性和烟释放抑制效果。

技术实现思路

[0003]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基结构的阻燃剂、合成方法和应用，利用了壳聚糖含有氨基的结构特点，通过肉桂醛在结构上引入DOPO，制备氮
‑
磷共轭体系的阻燃剂。利用氮
‑
磷共轭体系具有协同阻燃的特点，让含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基阻燃剂的环氧树脂在燃烧中更容易形成致密碳层，从而隔绝氧气与内部材料的接触，同时减少烟雾释放。
[0004]本专利技术提出的含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基结构的阻燃剂，分子结构如下：
[0005][0006]优选地，n的取值为200
‑
400。
[0007]本专利技术提出的含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基结构的阻燃剂的合成方法，其合成步骤如下：
[0008]S1：在有氮气保护的情况下，将壳聚糖及肉桂醛加入适当的溶剂中进行初步席夫碱反应，合成产物为含有肉桂壳聚糖的悬浊液；
[0009]S2：将9，10
‑
二氢
‑9‑
氧杂
‑
10
‑
磷杂菲
‑
10
‑
氧化物加入S1的含有肉桂壳聚糖的悬浊液中进行下一步反应，反应产物为含有肉桂壳聚糖磷杂菲的悬浊液；
[0010]S3：将S2的肉桂壳聚糖磷杂菲悬浊液冷却，经过分离、洗涤和过滤等操作后，将过滤出来的固体充分干燥，得到含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基结构的磷氮高效阻燃剂。
[0011]优选地，S1中的溶剂为DMF、甲苯和二甲苯中的一种。
[0012]优选地，S1中壳聚糖与肉桂醛的摩尔比为1:0.1
‑
10。
[0013]优选地，S1中席夫碱反应的温度为40
‑
90℃，时间为6
‑
36h。
[0014]优选地，S2中的反应温度为60
‑
110℃，时间为6
‑
36h。
[0015]优选地，S2中9，10
‑
二氢
‑9‑
氧杂
‑
10
‑
磷杂菲
‑
10
‑
氧化物与肉桂壳聚糖的摩尔比为1:0.1
‑
10。
[0016]优选地，S3中干燥的温度为40
‑
90℃，干燥的时间为12
‑
48h。
[0017]本专利技术提出的上述含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基结构的阻燃剂在环氧树脂材料中的应用。
[0018]本专利技术的有益技术效果：
[0019](1)本专利技术的聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基的结构中含有丰富的伯胺，在肉桂醛和DOPO反应后，生成的衍生物中的氮元素和磷元素具有协同作用，可以大幅提高阻燃剂的阻燃效果。
[0020](2)本专利技术以聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基和肉桂醛为原料，在制备的新的阻燃剂中具有聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基结构，具有优秀的成碳性。这让添加了新型阻燃剂的环氧树脂材料，在燃烧的过程中更容易碳化，形成致密保护层，从而隔绝氧与内部材料的接触，同时也隔绝了烟尘向空气中的释放，不仅能够达到很好的阻燃效果，而且能够大幅度降低总烟释放量。
[0021](3)本专利技术的含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基结构的磷氮高效阻燃剂合成方法简单、产率高达85％，且不仅不含有卤素，其中一种原料壳聚糖来自虾蟹的加工废弃物，成本低廉，绿色环保。
附图说明
[0022]图1为本专利技术提出的实施例1制备的阻燃剂的红外光谱图；
[0023]图2为本专利技术提出的未添加阻燃剂的环氧树脂燃烧以后残渣的SEM图；
[0024]图3为本专利技术提出的添加有实施例1的阻燃剂的环氧树脂燃烧以后残渣的SEM图。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。
[0026]实施例1
[0027]本实施例中含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基的磷氮高效阻燃剂的制备方法步骤如下：
[0028](1)在氮气保护存在的情况下，将壳聚糖和肉桂醛按照1:2的摩尔比加入反应溶剂中，40℃下，反应24小时，进行第一步席夫碱反应，得到含有肉桂壳聚糖的悬浊液，该反应过程可以使用DMF作为反应溶剂；
[0029](2)将与肉桂壳聚糖的摩尔量相等的9，10
‑
二氢
‑9‑
氧杂
‑
10
‑
磷杂菲
‑
10
‑
氧化物加入上述的含有肉桂壳聚糖的悬浊液中，使9，10
‑
二氢
‑9‑
氧杂
‑
10
‑
磷杂菲
‑
10
‑
氧化物与肉桂壳聚糖进行第二步的亲和加成反应，反应持续12小时，反应温度保持在60℃，最终得到含有肉桂壳聚糖磷杂菲的悬浊液；
[0030](3)将所述的含有肉桂壳聚糖磷杂菲的悬浊液在室温下冷却，用布氏漏斗抽滤，将抽滤得到的固体用去离子水在容器中洗涤2次，过滤后得到固体，再将固体保持在90℃的条件下，真空干燥12h，最终得到含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基结构的磷氮高效阻燃剂。
[0031]取本实施例中制备的阻燃剂进行红外分析，结果如图1所示。图1图中1633cm
‑1处的特征值吸收峰表示C＝N双键的形成。754cm
‑1处的特征值吸收峰表示肉桂壳聚糖磷杂菲结构中有芳香环的存在。920cm
‑1处的特征值吸收峰表示肉桂醛残基中的C＝C双键被转变成C—C
单键。
[0032]经计算，本实施例中的含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基高效阻燃剂产率为85.8％。
[0033]将实施例1的含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基的磷氮高效阻燃剂与环氧树脂按照1:20的质量比，在90℃的条件下，进行充分的混合搅拌。同时，在真空和搅拌的条件下，加入固化剂DDM，其添加量为环氧树脂质量的15％。完全混合均匀后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基结构的阻燃剂，其结构特征如下：2.根据权利要求1所述的含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基结构的阻燃剂，其特征在于，n的取值为200
‑
400。3.如权利要求1或2所述的含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基结构的阻燃剂的合成方法，其特征方法步骤如下：S1：在有氮气保护的情况下，将壳聚糖及肉桂醛加入适当的溶剂中进行初步席夫碱反应，合成产物为含有肉桂壳聚糖的悬浊液；S2：将9，10
‑
二氢
‑9‑
氧杂
‑
10
‑
磷杂菲
‑
10
‑
氧化物加入S1的含有肉桂壳聚糖的悬浊液中进行下一步反应，反应产物为含有肉桂壳聚糖磷杂菲的悬浊液；S3：将S2的肉桂壳聚糖磷杂菲悬浊液冷却，经过分离、洗涤和过滤等操作后，将过滤出来的固体充分干燥，得到含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基结构的磷氮高效阻燃剂。4.根据权利要求3所述的含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基结构的阻燃剂的制备过程中，其特征方法在于，S1中的溶剂可以为DMF、甲苯和二甲苯中的一种。5.根据权利要求3所述的含聚葡萄糖胺
‑2‑
氨基结构的磷氮高效阻燃剂的制备过程中，其特征方法在于，S1中壳聚糖与肉桂醛的摩尔比为1:0.1
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑞，李艳，宋程，孙传伯，李国辉，陈存武，
申请(专利权)人：皖西学院，
类型：发明
国别省市：