CN102585296B - 一种纤维素基质材料用环保阻燃剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维素基质材料用环保阻燃剂，所述阻燃剂含有分子式（Ⅰ）的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯。本发明技术方案带来的有益效果：1、良好的生物安全性：LD50>5.0g/Kg(经中国检验检疫科学研究院测定)，以水为溶剂，无气味、对人体皮肤无刺激性。2、对金属、塑料、木材等表面无腐蚀性。3、生物可降解性，该阻燃剂在自然界30天左右降解成生物可吸收的小分子，对环境无污染。4、高阻燃效率，喷涂该阻燃剂的稻草可达到GB8624-1997A级标准。5、易溶于水，提高在草制品表面粘附性，宜用作草制品阻燃，环保，燃烧时不产生有毒烟雾。

Description

一种纤维素基质材料用环保阻燃剂
技术领域
本发明涉及一种纤维素基质材料用环保阻燃剂。
背景技术
阻燃剂又称难燃剂，耐火剂或防火剂：赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂；依应用方式分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。根据组成，添加型阻燃剂主要包括无机阻燃剂、卤系阻燃剂(有机氯化物和有机溴化物)、磷系阻燃剂(赤磷、磷酸酯及卤代磷酸酯等)和氮系阻燃剂等。反应型阻燃剂多为含反应性官能团的有机卤和有机磷的单体。此外，具有抑烟作用的钼化合物、锡化合物和铁化合物等亦属阻燃剂的范畴。主要适用于有阻燃需求的塑料，延迟或防止塑料尤其是高分子类塑料的燃烧。使其点燃时间增长，点燃自熄，难以点燃。
国内阻燃剂的品种和消费量还是以有机阻燃剂为主，无机阻燃剂生产和消费量还较少，但近年来发展势头较好，市场潜力较大。阻燃剂中最常用的卤系阻燃剂虽然具有其他阻燃剂系列无可比拟的高效性，但是它对环境和人的危害是不可忽视的。环保问题是助剂开发和应用商关注的焦点，所以国内外一直在调整阻燃剂的产品结构，加大高效环保型阻燃剂的开发。
随着人们环保、安全、健康意识的日益增强，世界各国开始把环保型阻燃剂作为研究开发和应用的重点，并已经取得了一定的成果。根据阻燃有效元素将阻燃剂分为无卤阻燃剂、溴系阻燃剂、卤—磷协同阻燃剂及其他阻燃剂四个种类： 
1、1无卤阻燃剂 
无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂一直是人们追求的目标，近年来全球一些阻燃剂供应和应用商对阻燃无卤化表现出较高热情，对无卤阻燃剂及阻燃材料的开发也投入了很大的力量。据分析，无卤阻燃剂主要品种为磷系阻燃剂及无机水合物。聚磷酸铵、水滑石为该系列环保型且市场前景较好的代表产品；
1、2溴系阻燃剂 　
溴系阻燃剂的生产和使用已有30多年的历史，目前生产的溴系阻燃剂约有70多种，其中最重要的是十溴二苯醚(DBDPO)、四溴双酚A(TBBPA)和六溴环十二烷(HBCD)等。前两者的产量占溴系阻燃剂的50%左右。一些传统的溴系阻燃剂由于受到日益严格环保要求的压力，迫使用户寻找溴阻燃剂的代用品，同时促进了新阻燃体系的问世。多溴二苯醚等传统溴系阻燃剂市场的萎缩，为溴化环氧树脂、十溴二苯乙烷等环境友好型溴系阻燃剂产品提供了市场空间； 
1、3卤—磷阻燃剂 　
这类阻燃剂的特征是：分子中同时兼有溴和磷或溴、磷和氮原子。在阻燃性能方面彼此起协同增效作用；分子中的溴含量较低，燃烧过程伴随较少的发烟量，有害性的气体挥发物较少；一定程度的溴含量可改善一般磷酸酯类阻燃剂挥发性大、抗迁移性差和抗热老化性欠佳的缺点。主要产品品种包括二溴辛戊二醇(DBNPG)、二溴辛戊二醇磷酸酯以及二溴辛戊二醇磷酸酯氰胺盐类等。卤—磷系阻燃剂通过利用不同的作用机理，互相补充，达到协同增效的结果； 
1、4其它 
　　在最近几年，国际市场有不少新的阻燃剂或阻燃系统问世。如德国Clariant公司开发了两种以次膦酸盐为基的阻燃剂，牌号为ExolitOP1311和ExolitOP1312M1，工业规模的生产于2004年底开始。美国大湖(GreatLake)公司于2001年推出的Reogard1000膨胀型阻燃剂，DSM公司推出的新型三聚氰胺磷酸盐阻燃剂，死海溴化物公司的Safron系列，瑞士汽巴(Ciba)公司的FlamestabNORll6及Tin2uviFR等。这类产品国内尚未有工业生产。。
现有技术存在以下缺点：水溶性差，一般作添加剂使用。对草制品粘附性低，不宜用作草制品阻燃。燃烧时易产生有毒烟雾。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供了一种易溶于水、宜用作草制品阻燃环保，对人无毒害，且燃烧时不产生有毒烟雾纤维素基质材料用环保阻燃剂。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种纤维素基质材料用环保阻燃剂，所述阻燃剂含有分子式（Ⅰ）的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯,
（Ⅰ）。
进一步地，所述阻燃剂还含有表面活性剂和粘附剂。
进一步地，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；所述粘附剂为羧甲基纤维素。
进一步地，所述2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯与表面活性剂与粘附剂的质量比为6-7:2-3:1。
优选地，所述2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯与表面活性剂与粘附剂的质量比为7:2:1。
进一步地，所述阻燃剂还含有pH缓冲剂。
优选地，所述pH缓冲剂为硼酸，pH缓冲剂调节阻燃剂的pH为6.8-7.2。
目前已知硅、磷、硼、铝、锑、氟、氯、溴等元素具有阻燃作用，在该阻燃剂结构中，磷元素和硅元素协同，使该化合物具有良好的阻燃效果。硅、磷都是土壤中含量丰富的元素，生物相容性好。因此该阻燃剂降解后对自然界无毒无害。该阻燃剂结构上含有硅羟基，硅羟基可以和纤维素材料形成氢键，因此该阻燃剂在纤维素基材料上具有良好的黏附性。
利用硅磷酸盐双元素阻燃机理，提高阻燃效能。通过添加表面活性剂增加对草制品表面粘附性。通过添加粘附剂提高阻燃性能稳定性。
本发明技术方案带来的有益效果：
1、良好的生物安全性：LD50>5.0g/Kg(经中国检验检疫科学研究院测定)，以水为溶剂，无气味、对人体皮肤无刺激性；
2、对金属、塑料、木材等表面无腐蚀性；
3、阻燃剂中加入pH缓冲剂硼酸后，由于硼酸具有阻燃效果，阻燃效果更好；
4、生物可降解性，该阻燃剂在自然界30天左右降解成生物可吸收的小分子，对环境无污染；
5、高阻燃效率，喷涂该阻燃剂的稻草可达到GB8624-1997   A 级标准；
6、易溶于水，提高在草制品表面粘附性，宜用作草制品阻燃，环保，燃烧时不产生有毒烟雾。
具体实施方式
实施例1
一种纤维素基质材料用环保阻燃剂，含有分子式（Ⅰ）的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯,
Figure 871920DEST_PATH_IMAGE001
（Ⅰ）。
实施例2
一种纤维素基质材料用环保阻燃剂，含有分子式（Ⅰ）的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯,和表面活性剂和粘附剂。
Figure 75368DEST_PATH_IMAGE001
（Ⅰ）。
表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，粘附剂为羧甲基纤维素。
将70g的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯、20g十二烷基苯磺酸钠和10g羧甲基纤维素混合制备得到纤维素基质材料用环保阻燃剂。
实施例3
一种纤维素基质材料用环保阻燃剂，含有分子式（Ⅰ）的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯,和表面活性剂和粘附剂。
（Ⅰ）。
表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，粘附剂为羧甲基纤维素。
将60g的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯、30g十二烷基苯磺酸钠和10g羧甲基纤维素混合制备得到纤维素基质材料用环保阻燃剂。
实施例4
一种纤维素基质材料用环保阻燃剂，含有分子式（Ⅰ）的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯,和表面活性剂和粘附剂。
Figure 469626DEST_PATH_IMAGE001
（Ⅰ）。
表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，粘附剂为羧甲基纤维素。
将65g的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯、25g十二烷基苯磺酸钠和10g羧甲基纤维素混合制备得到纤维素基质材料用环保阻燃剂。
实施例5
一种纤维素基质材料用环保阻燃剂，含有分子式（Ⅰ）的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯, 表面活性剂、粘附剂和pH缓冲剂。
Figure 357948DEST_PATH_IMAGE001
（Ⅰ）。
表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，粘附剂为羧甲基纤维素，pH缓冲剂为硼酸。
将60g的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯、30g十二烷基苯磺酸钠和10g羧甲基纤维素混合，再加入硼酸5g调节上述混合物的pH为7.01，制备得到纤维素基质材料用环保阻燃剂。
实施例6
一种纤维素基质材料用环保阻燃剂，含有分子式（Ⅰ）的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯, 表面活性剂、粘附剂和pH缓冲剂。
（Ⅰ）。
表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，粘附剂为羧甲基纤维素，pH缓冲剂为硼酸。
将70g的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯、20g十二烷基苯磺酸钠和10g羧甲基纤维素混合，再加入硼酸10g调节上述混合物的pH为6.9，制备得到纤维素基质材料用环保阻燃剂。
实施例7
一种纤维素基质材料用环保阻燃剂，含有分子式（Ⅰ）的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯, 表面活性剂、粘附剂和pH缓冲剂。
Figure 779888DEST_PATH_IMAGE001
（Ⅰ）。
表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，粘附剂为羧甲基纤维素，pH缓冲剂为硼酸。
将65g的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯、25g十二烷基苯磺酸钠和10g羧甲基纤维素混合，再加入硼酸15g调节上述混合物的pH为6.8，制备得到纤维素基质材料用环保阻燃剂。
实施例8
一种纤维素基质材料用环保阻燃剂，含有分子式（Ⅰ）的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯, 表面活性剂、粘附剂和pH缓冲剂。
Figure 660119DEST_PATH_IMAGE001
（Ⅰ）。
表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，粘附剂为羧甲基纤维素，pH缓冲剂为硼酸。
将65g的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯、25g十二烷基苯磺酸钠和10g羧甲基纤维素混合，再加入硼酸5g调节上述混合物的pH为7.2，制备得到纤维素基质材料用环保阻燃剂。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种纤维素基质材料用环保阻燃剂，其特征在于：所述阻燃剂含有分子式（Ⅰ）的2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯,
Figure 58845DEST_PATH_IMAGE001
（Ⅰ）；
所述阻燃剂还含有表面活性剂和粘附剂；表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，粘附剂为羧甲基纤维素；所述2-（二羟基甲基硅）乙基-甲基亚磷酸丁酯与表面活性剂与粘附剂的质量比为7:2:1；所述阻燃剂还含有pH缓冲剂，所述pH缓冲剂为硼酸，pH缓冲剂调节阻燃剂的pH为6.8-7.2。
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