CN100395309C - 一种膨胀型阻燃剂的合成方法 - Google Patents

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本发明公开了一种膨胀型阻燃剂，其特征在于：主要成份为淀粉磷酸酯三聚氰胺盐，所述淀粉磷酸酯三聚氰胺盐先由淀粉和三氯氧磷反应获得氯化淀粉磷酸酯，由三聚氰胺与多聚甲醛反应获得三聚氰胺-甲醛预聚物，再由两者反应而成。本发明提供了一种新的膨胀型阻燃剂，其集炭源、酸源、气源于一体，属于“三位一体”膨胀型阻燃剂；在合成淀粉磷酸酯三聚氰胺盐的同时将产物微胶囊化，提高了阻燃剂的耐水性能和稳定性。

Description

一种膨胀型阻燃剂的合成方法
技术领域
本发明涉及一种膨胀型阻燃剂及其合成方法。该阻燃剂集炭源、酸源、气源于一体，属于“三位一体”膨胀型阻燃剂。
背景技术
阻燃剂是高分子材料加工的重要助剂之一，随着环保意识的加强，含有卤素的阻燃剂逐步被淘汰。膨胀型阻燃剂(IFR)是一种重要的不含卤素的阻燃剂，一般是以P、N、C为主要核心成分，其形式有复合阻燃剂和单体阻燃剂，可用于多种易燃聚合物的阻燃。
用膨胀型阻燃剂处理的聚合物燃烧时，聚合物表面形成一层均匀的炭质泡沫层，该层在凝聚相中起到隔热、隔氧、抑烟和防止熔滴的作用，且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生。然而，已经实现工业化生产的典型膨胀型阻燃系统如季戊四醇/多聚磷酸铵、季戊四醇二磷酸酯蜜胺盐等仍然存在一些问题，如膨胀型阻燃剂与高聚物相容性差、易吸收水分、成本高、以及低分子物质导致的稳定性差等。
发明内容
本发明目的是提供一种新的集炭源、酸源、气源于一体，是新型的“三位一体”膨胀型阻燃剂；同时提供其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种膨胀型阻燃剂，主要成份为淀粉磷酸酯三聚氰胺盐，所述淀粉磷酸酯三聚氰胺盐先由淀粉和三氯氧磷反应获得氯化淀粉磷酸酯，由三聚氰胺与多聚甲醛反应获得三聚氰胺-甲醛预聚物，再由两者反应而成。
本发明的制备方法是：一种膨胀型阻燃剂的合成方法，包括以下步骤：
(1)在安装有尾气吸收装置的反应容器中按照质量比1∶2～1∶3加入淀粉、三氯氧磷，氮气保护，搅拌均匀；25～35℃下反应12～14小时，将产物真空干燥，得到氯化淀粉磷酸酯；
(2)按照摩尔比1∶3～1∶4将三聚氰胺、多聚甲醛加入反应容器中，加入反应容器体积1/2的去离子水，调整溶液的pH至9.0～10，然后缓慢加热至80℃，至溶液变清后，继续保温10～20分钟，制得三聚氰胺-甲醛预聚物；
(3)按照氯化淀粉磷酸酯与三聚氰胺-甲醛预聚物的质量比为3∶1称取预聚体和氯化淀粉磷酸酯，加入质量比2％～5％的吐温80，在室温下剧烈搅拌至体系均匀，然后升温至50～60℃，调整反应体系pH值为4～5，搅拌，在60℃～65℃下继续反应3～4小时，进行囊化反应，经减压抽滤，水洗，烘干，得白色微胶囊固体。
上述技术方案中，对于步骤(1)获得的氯化淀粉磷酸酯，可以通过检测出磷的含量，推算出氯的摩尔含量。
在步骤(2)，一般采用用20％氢氧化钠溶液调整溶液的pH值；保温时间以15分钟为宜。
在步骤(3)，可以通过向反应体系滴加1％的柠檬酸溶液来调整体系的pH值。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本发明提供了一种新的膨胀型阻燃剂，其集炭源、酸源、气源于一体，属于“三位一体”膨胀型阻燃剂；
2.本发明以淀粉为炭源和基本原料在合成淀粉磷酸酯三聚氰胺盐的同时将产物微胶囊化，提高了阻燃剂的耐水性能和稳定性；
3.本发明从高效、简便、降低生产成本和易工业化实施的角度出发，详细研究了温度、反应物配比、反应时间等因素对阻燃剂产率和微胶囊化的影响，获得了最佳的反应条件。
附图说明
附图1为本发明实施例一膨胀型阻燃剂合成的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：参见附图1所示，在安装有尾气吸收装置的100毫升三口瓶中按照质量比1∶2加入淀粉5克、三氯氧磷10克(约10毫升)，氮气保护，搅拌均匀。25℃下反应12小时。反应结束后，将产物真空干燥，得到氯化淀粉磷酸酯。检测出磷的含量，从而推算出氯的摩尔含量。收率为96％。
将2.1克三聚氰胺、0.9克多聚甲醛加入到100毫升三口瓶中，加入20毫升去离子水，用20％氢氧化钠溶液调整溶液的pH至9.0左右，然后缓慢加热至80℃，至溶液变清后，继续保温15分钟，制得三聚氰胺-甲醛预聚物。然后称取9克氯化淀粉磷酸酯加入预聚体，加入4毫升吐温80，在室温下剧烈搅拌5分钟，然后升温至50～60℃，向反应体系滴加1％的柠檬酸溶液，直至体系pH值为4，搅拌，在60℃下继续反应3小时，后经减压抽滤，水洗，烘干，得白色微胶囊固体11.4克。
实施例二：在安装有尾气吸收装置的100毫升三口瓶中按照质量比1∶2加入淀粉10克、三氯氧磷20毫升，氮气保护，搅拌均匀。25℃下反应12小时。反应结束后，将产物真空干燥，得到氯化淀粉磷酸酯。检测出磷的含量，从而推算出氯的摩尔含量。收率为93％。
将4.2克三聚氰胺、1.8克多聚甲醛加入到100毫升三口瓶中，加入40毫升去离子水，用20％氢氧化钠溶液调整溶液的pH至9.0左右，然后缓慢加热至80℃，至溶液变清后，继续保温15分钟，制得三聚氰胺-甲醛预聚物。然后称取18克氯化淀粉磷酸酯加入预聚体，加入8毫升吐温80，在室温下剧烈搅拌5分钟，然后升温至50～60℃，向反应体系滴加1％的柠檬酸溶液，直至体系pH值为4，搅拌，在60℃下继续反应3小时，后经减压抽滤，水洗，烘干，得白色微胶囊固体22克。
实施例三：在安装有尾气吸收装置的250毫升三口瓶中按照质量比1∶2.5加入淀粉20克、三氯氧磷50毫升，氮气保护下搅拌均匀。后25℃下保温反应14小时。反应结束后，将产物真空干燥，得到氯化淀粉磷酸酯。收率为89％。
将9.0克三聚氰胺、4克多聚甲醛加入到250毫升三口瓶中，加入90毫升去离子水，用20％氢氧化钠溶液调整溶液的pH至9.0左右，然后缓慢加热至85℃，至溶液变清后，继续保温20分钟，制得三聚氰胺-甲醛预聚物。后称取30克氯化淀粉磷酸酯加入预聚体，加入12毫升吐温80，在室温下剧烈搅拌10分钟，然后升温至65℃，向反应体系滴加1％的柠檬酸溶液，直至体系pH值为4，搅拌，在65℃下继续反应4小时，后经减压抽滤，水洗，烘干，得白色微胶囊固体45克。

Claims (1)

1.一种膨胀型阻燃剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在安装有尾气吸收装置的反应容器中按照质量比1∶2～1∶3加入淀粉、三氯氧磷，氮气保护，搅拌均匀；25～35℃下反应12～14小时，将产物真空干燥，得到氯化淀粉磷酸酯；
(2)按照摩尔比1∶3～1∶4将三聚氰胺、多聚甲醛加入反应容器中，加入反应容器体积1/2去离子水，调整溶液的pH至9.0～10，然后缓慢加热至80℃，至溶液变清后，继续保温10～20分钟，制得三聚氰胺-甲醛预聚物；
(3)按照氯化淀粉磷酸酯与三聚氰胺-甲醛预聚物的质量比为3∶1称取预聚体和氯化淀粉磷酸酯，加入质量比2％～5％的吐温80，在室温下剧烈搅拌至体系均匀，然后升温至50～60℃，调整反应体系pH值为4～5，搅拌，在60℃～65℃下继续反应3～4小时，进行囊化反应，经减压抽滤，水洗，烘干，得白色微胶囊固体。
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