【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于阻燃剂，涉及一种高强度超支化无卤阻燃剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、具有卓越强度、韧性和耐冲击特点的聚氨酯在众多领域应用广泛，但同时它是一种极易燃的高分子材料，在燃烧过程中产生的高热释放率和烟雾释放量会对人们的生命财产安全构成严重威胁，这极大地限制了其进一步应用。因此，提高聚氨酯的阻燃性能，降低其火灾风险，是一项至关重要的任务。
2、目前，提高聚氨酯阻燃性最有效的方法是在基体中掺入阻燃剂。含有磷、氮、硅等元素的新型阻燃剂，因其具有较强的阻燃效果，并且价格低廉而备受关注。然而随着应用需求的发展，单纯的磷系阻燃剂已经无法满足需求，因而出现了诸多协同阻燃体系，例如磷-氮协同阻燃剂。多元素协同阻燃剂既具有优异的阻燃性能，又具备抑烟效果好、环境友好、热稳定性好等优点。以中国专利(公开号cn115160371a)的研究为例，他们采用将2-溴乙胺氢溴酸盐、三乙胺与六氯环三磷腈混合并反应得到氮磷协同型阻燃剂，并将其应用于聚氨酯中，研究证明氮磷协同阻燃剂在热分解时会吸收大量的热量，具有良好的热稳定性。然而该阻燃剂反应步骤复杂，且与基材的相容性不佳，大量的阻燃剂的添加会使得复合材料力学性能下降，不利于实际应用。
3、鉴于此，研发出具备高效阻燃、无卤素、产生烟雾少且高强度等特点的新型阻燃剂，对聚氨酯材料的推广使用意义重大。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中阻燃剂存在的不足，提供一种高强度超支化无卤阻燃剂及其制备方法和应用。
2、本专利技术
3、一种高强度超支化无卤阻燃剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
4、s1、将双(3-氨基苯基)苯基氧化膦在溶剂中溶解得到第一溶液；将3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷和催化剂在溶剂中溶解得到第二溶液；将第一溶液加入第二溶液中升温反应，经沉淀过滤和洗涤干燥后得到改性的异氰酸酯硅烷偶联剂(aurora-ipts)；
5、s2、将异氰尿酸三甘油酯(tgic)在溶剂中溶解得到第三溶液；将3-氨丙基三乙氧基硅烷和催化剂在溶剂中溶解得到第四溶液；将第三溶液加入第四溶液中升温反应，经沉淀过滤和洗涤干燥后得到改性的氨基硅烷偶联剂(tgic-apts)；
6、s3、将改性的异氰酸酯硅烷偶联剂(aurora-ipts)和改性的氨基硅烷偶联剂(tgic-apts)在溶剂中溶解得到第五溶液，将水加入溶剂中得到第六溶液；将第五溶液加入第六溶液中升温反应并调节ph，然后旋蒸除去溶剂，再经洗涤干燥后得到高强度超支化无卤阻燃剂(hbnpsi)。
7、作为优选，所述双(3-氨基苯基)苯基氧化膦具有如式ⅰ所示的结构式：
8、
9、作为优选，所述3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷具有如式ii所示的结构式：
10、
11、本专利技术利用3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷表面的异氰酸酯基团与双(3-氨基苯基)苯基氧化膦中的胺基基团发生化学反应，从而将磷、氮元素引入异氰酸酯硅烷偶联剂中。
12、作为优选，所述异氰尿酸三甘油酯(tgic)具有如式ⅲ所示的结构式：
13、
14、作为优选，所述3-氨丙基三乙氧基硅烷具有如式ⅳ所示的结构式：
15、
16、本专利技术利用3-氨丙基三乙氧基硅烷中的氨基基团与异氰尿酸三甘油酯中的环氧基团发生化学反应，从而将氮元素引入氨基硅烷偶联剂中。
17、作为优选，本文所提及的催化剂为二月桂酸二丁基锡(dbtdl)。
18、作为优选，本文所提及的溶剂包括四氢呋喃、甲醇、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、丙酮、甲基乙基酮中的一种或多种。进一步优选为四氢呋喃。
19、作为优选，所述步骤s1中，使用的双(3-氨基苯基)苯基氧化膦和3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷的质量比为(0.5～5.0)：1.0。
20、作为优选，所述步骤s1中，第一溶液中双(3-氨基苯基)苯基氧化膦的浓度为0.05～2.5g/ml。
21、作为优选，所述步骤s1中，第二溶液中3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷、催化剂和溶剂的比例为(3～5)g：(0.1～0.5)g：(10～100)ml。
22、作为优选，所述步骤s1中，第一溶液和第二溶液的质量比为1：(0.5～2.0)。
23、作为优选，所述步骤s1中，在惰性气体氛围下进行反应，升温至55～75℃后搅拌反应1～5h。
24、本文所提及的惰性气体氛围可列举为氮气、氩气、氦气中的一种或多种的混合气体。
25、作为优选，所述步骤s1中，采用无水乙醇沉淀过滤并洗涤至少3次，于90～100℃干燥10～20h。
26、作为优选，所述步骤s1中的反应过程如下反应式i所示：
27、
28、所述步骤s1中，反应式i的反应过程采用双(3-氨基苯基)苯基氧化膦作为改性剂，利用其中表面的的胺基基团能够与3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷上的异氰酸酯基团发生化学反应，从而对异氰酸酯硅烷偶联剂进行改性，得到改性的异氰酸酯硅烷偶联剂(aurora-ipts)。
29、作为优选，所述步骤s2中，使用的异氰尿酸三甘油酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为(0.4～4.0)：1.0。
30、作为优选，所述步骤s2中，第三溶液中异氰尿酸三甘油酯的浓度为0.05～2.5g/ml。
31、作为优选，所述步骤s2中，第四溶液中3-氨丙基三乙氧基硅烷、催化剂和溶剂的比例为(3～6)g：(0.1～0.5)g：(10～100)ml。
32、作为优选，所述步骤s2中，第三溶液和第四溶液的质量比为1：(0.5～2.0)。
33、作为优选，所述步骤s2中，在惰性气体氛围下进行反应，升温至55～75℃后搅拌反应1～5h。
34、作为优选，所述步骤s2中，采用无水乙醇沉淀过滤并洗涤至少3次，于90～100℃干燥10～20h。
35、作为优选，所述步骤s2中的反应过程如下反应式ii所示：
36、
37、所述步骤s2中，反应式ii的反应过程采用异氰尿酸三甘油酯作为改性剂，利用其中表面的环氧基团能够与3-氨丙基三乙氧基硅烷上的氨基基团发生化学反应，从而对氨基硅烷偶联剂进行改性，得到改性的氨基硅烷偶联剂(tgic-apts)。
38、作为优选，所述步骤s3中，改性的异氰酸酯硅烷偶联剂和改性的氨基硅烷偶联剂的质量比为1.0：(0.5～3.0)。
39、作为优选，所述步骤s3中，第五溶液中改性的异氰酸酯硅烷偶联剂的浓度为0.02～1.5g/ml。
40、作为优选，所述步骤s3中，第六溶液中水和溶剂的质量比为1.0：(5.0～10.0)。
41、作为优选，所述步骤s3中，第五溶液和第六溶液的质量比为1：(0.5～2.0)。
42、作为优选，所述步骤s3中，升温至55～75本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强度超支化无卤阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，使用的双(3-氨基苯基)苯基氧化膦和3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷的质量比为(0.5～5.0)：1.0。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，第一溶液中双(3-氨基苯基)苯基氧化膦的浓度为0.05～2.5g/mL；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，使用的异氰尿酸三甘油酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为(0.4～4.0)：1.0。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，第三溶液中异氰尿酸三甘油酯的浓度为0.05～2.5g/mL；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，改性的异氰酸酯硅烷偶联剂和改性的氨基硅烷偶联剂的质量比为1.0：(0.5～3.0)。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，第五溶液中改性的异氰酸酯硅烷偶联剂的浓度为0.02～1.5
8.一种高强度超支化无卤阻燃剂，其特征在于，其由如权利要求1～7任一项所述的制备方法制得。
9.一种高强度阻燃耐火聚合物材料，其特征在于，所述高强度阻燃耐火聚合物材料的制备原料包括如权利要求8所述的一种高强度超支化无卤阻燃剂。
10.根据权利要求9所述的一种高强度阻燃耐火聚合物材料，其特征在于，所述高强度阻燃耐火聚合物材料包括10～40wt％的高强度超支化无卤阻燃聚烯烃阻燃剂和60～90wt％的聚氨酯。
...【技术特征摘要】
1.一种高强度超支化无卤阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，使用的双(3-氨基苯基)苯基氧化膦和3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷的质量比为(0.5～5.0)：1.0。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，第一溶液中双(3-氨基苯基)苯基氧化膦的浓度为0.05～2.5g/ml；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，使用的异氰尿酸三甘油酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为(0.4～4.0)：1.0。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，第三溶液中异氰尿酸三甘油酯的浓度为0.05～2.5g/ml；
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺锡挺，项赛飞，应建波，徐仁泽，叶专，宋少华，杨晋涛，
申请(专利权)人：宁波聚泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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