【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于阻燃剂制备，具体涉及一种无卤磷氮系阻燃剂及其应用。
技术介绍
1、三元乙丙橡胶(epdm)是由乙烯、丙烯共聚为主链，少量非共轭二烯烃为侧链的具有良好弹性的聚烯烃类高分子，具有优异的耐老化性能和耐腐蚀性能，被广泛应用于建筑、汽车以及生活用品等领域。目前，乙丙橡胶的产量和消耗量位居橡胶材料前列，epdm的合成技术成熟且价格相对较低，但epdm的阻燃性不佳，属于易燃烧的高分子聚合物，其极限氧指数仅为19左右，在燃烧时会释放大量热量及烟雾，这些问题限制了epdm在阻燃要求级别较高的行业中应用，所以需要加入阻燃剂来增加其阻燃性。
2、传统的阻燃方法是在epdm中添加阻燃效率较高的卤/锑阻燃体系，这类阻燃剂添加量小，对材料的力学性能和加工性能影响较小，但在燃烧时会产生大量的烟雾以及有毒、有腐蚀性的卤化氢气体，造成二次污染，很多国家颁布了关于限制使用卤素阻燃剂的法规。目前，国内外对epdm阻燃的研究方向由传统的卤素阻燃剂向无毒、无卤、绿色环保的阻燃剂转变。无卤阻燃剂具有安全、抑烟、无毒等优点，其开发与应用已经成为热点，较早广泛使用的无卤阻燃剂是氢氧化铝和氢氧化镁，但其用量较大时才能达到阻燃效果，而这又严重影响硫化胶的物理性能；后来推广应用的无卤阻燃剂为磷系阻燃剂，磷系阻燃剂加热过程中会产生凝聚相，形成一层玻璃状或液态保护层，降低了氧气扩散和气相与固相之间的热量传递，从而起到阻燃的作用，但其也存在着火点低、阻燃性不佳等难题。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点和
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种无卤磷氮系阻燃剂，由磷酸氢酯和三聚氰胺反应得到；磷酸氢酯的结构式如式(i)所示，
3、
4、其中，r1为苯基或β-萘基；
5、r2为4-苯基膦基、β-萘基、4-联苯基、4-辛基苯基或4-庚基苯基；
6、该无卤磷氮系阻燃剂经过以下步骤制得：
7、(1)将磷酸氢酯溶于溶剂中，并将所得溶液升温至80～100℃；
8、(2)向升温后的溶液中加入三聚氰胺，保温反应0.5-1.0h，至溶液ph值为中性；
9、(3)过滤，即得。
10、本专利技术的有益效果为：本专利技术由三聚氰胺和磷酸氢酯反应制得阻燃剂，不含卤素，燃烧时无烟雾产生，符合环保要求；磷和氮协同作用，能够使阻燃剂通过磷系阻燃剂的凝聚相及氮系阻燃剂的气相发挥阻燃效能，达到良好的阻燃效果，还能与其他阻燃剂配合使用。
11、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
12、进一步，磷酸氢酯为如下化合物中的一种，
13、
14、进一步，溶剂为乙醇水溶液，乙醇和水的体积比为3:17，所得溶液的浓度为22～36.5g/ml。
15、进一步，步骤(2)加入的三聚氰胺与溶液中磷酸氢酯的质量之比为：13～14:26～36.5。
16、本专利技术的另一目的在于提供一种上述无卤磷氮系阻燃剂在制备阻燃三元乙丙橡胶中的应用。
17、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
18、进一步，阻燃三元乙丙橡胶包括以下质量份的原料：
19、三元乙丙橡胶100～120份、炭黑n550 50～60份、炭黑n330 10～20份、碳酸钙30～40份、氢氧化镁30～40份、无卤磷氮系阻燃剂10～20份、氧化锌5～10份、硬脂酸1～3份、硫磺0.5～1份、促进剂em-33 3～5份、石蜡油30～40份、浆粕4～12份、防老剂rd 0.5～1份和防老剂md 0.5～1份；所述浆粕为芳纶1414型。
20、进一步，阻燃三元乙丙橡胶质量份数为100～110份，无卤磷氮系阻燃剂质量份数为10～15份。
21、进一步，阻燃三元乙丙橡胶经过以下步骤制得：
22、(1)一次密炼：将三元乙丙橡胶加入到密炼机中，在60rpm、45-60℃的条件下炼制3-5min；然后加入炭黑n550、炭黑n330、碳酸钙、氢氧化镁、无卤磷氮系阻燃剂、氧化锌、硬脂酸、石蜡油、浆粕、防老剂rd和防老剂md，于120rpm、130-160℃的条件下继续炼制5-10min，随后排胶并剪碎，停放1～3h；
23、(2)二次密炼：将剪碎的共混胶加入密炼机中，再加入硫磺和促进剂em-33，于120rpm、45-60℃的条件下炼制6-8min，排胶；
24、(3)开炼：将二次密炼后的共混胶加入到开炼机中，辊温为45-60℃，以1mm的辊距开炼9-11次，然后以2-3mm的辊距开炼3-6次，下片，停放12～24h；
25、(4)硫化：将开炼停放后的胶片放入平板硫化机中，于160-170℃、12mpa下热压8-22min，即得。
26、进一步，开炼中以1mm的辊距开炼10次，然后以2mm的辊距开炼5次。
27、进一步，硫化过程热压10-15min。
28、本专利技术具有以下有益效果：
29、1.本专利技术用磷酸氢酯和三聚氰胺反应合成制得阻燃剂，不含卤素，具有安全、抑烟、无毒的优点，符合环保的要求；磷系阻燃剂和氮系阻燃剂协同作用，阻燃效果大大提升，还能和其他类型阻燃剂复配使用，使用更加灵活。
30、2.本专利技术的无卤磷氮系阻燃剂的制备方法简单，收率高，容易实现工业化推广。
31、3.利用本专利技术阻燃剂制备的阻燃三元乙丙橡胶，阻燃性能优良。
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1.一种无卤磷氮系阻燃剂，其特征在于，由磷酸氢酯和三聚氰胺反应得到；所述磷酸氢酯的结构式如式(I)所示，
2.根据权利要求1所述的无卤磷氮系阻燃剂，其特征在于，所述磷酸氢酯为如下化合物中的一种，
3.根据权利要求1所述的无卤磷氮系阻燃剂，其特征在于，所述溶剂为乙醇水溶液，乙醇和水的体积比为3:17，所得溶液的浓度为22～36.5g/mL。
4.根据权利要求3所述的无卤磷氮系阻燃剂，其特征在于，步骤(2)所加入的三聚氰胺与溶液中磷酸氢酯的质量之比为：13～14:26～36.5。
5.权利要求1～4任一项所述的无卤磷氮系阻燃剂在制备阻燃三元乙丙橡胶中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述阻燃三元乙丙橡胶包括以下质量份的原料：
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述阻燃三元乙丙橡胶质量份数为100～110份，所述无卤磷氮系阻燃剂质量份数为10～15份。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述阻燃三元乙丙橡胶经过以下步骤制得：
9.根据权利要求8所述的应用，其
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述硫化过程热压10-15min。
...【技术特征摘要】
1.一种无卤磷氮系阻燃剂，其特征在于，由磷酸氢酯和三聚氰胺反应得到；所述磷酸氢酯的结构式如式(i)所示，
2.根据权利要求1所述的无卤磷氮系阻燃剂，其特征在于，所述磷酸氢酯为如下化合物中的一种，
3.根据权利要求1所述的无卤磷氮系阻燃剂，其特征在于，所述溶剂为乙醇水溶液，乙醇和水的体积比为3:17，所得溶液的浓度为22～36.5g/ml。
4.根据权利要求3所述的无卤磷氮系阻燃剂，其特征在于，步骤(2)所加入的三聚氰胺与溶液中磷酸氢酯的质量之比为：13～14:26～36.5。
5.权利要求1～4任一项所述的无卤磷氮系阻燃剂在制...
【专利技术属性】
技术研发人员：李光照，周晟戎，张帅，韩锐，刘根，万维财，陈刚，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：
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