CN104211986A - 一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂及其制备方法 - Google Patents

一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂及其制备方法 Download PDF

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陈文彦
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Abstract

本发明公开了一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂及其制备方法，该成炭剂具有如附图结构通式，它是由异氰尿酸酯与芳香族二元羧酸在催化剂作用下缩聚反应得到。与现有的技术相比，本发明的优点在于，反应过程无需有机溶剂，无氯化氢气体放出，反应一步完成，制备工艺简单，无有机溶剂回收以及无氯化氢尾气等后处理问题，所得交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂高温下成炭率高。

Description

一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种大分子阻燃成炭剂，尤其涉及一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂，属于环保无卤阻燃剂技术领域。
背景技术
传统的无卤膨胀型阻燃剂（IFR）是由酸源聚磷酸铵、炭源季戊四醇和气源三聚氰胺所组成。由于IFR阻燃的聚合物燃烧时表面会形成外层致密、内部疏松的多孔膨胀炭层，该膨胀炭层具有隔热、隔氧的作用，从而赋予聚合物高阻燃性。与卤系阻燃剂相比，IFR具有低烟、无毒、无腐蚀性气体放出等优点，近年来得到广泛的应用。IFR常用的成炭剂为季戊四醇或季戊四醇磷酸酯，它们虽然具有较好的成炭性，但由于其分子量低，与材料相容性差、热稳定性和耐水性差，在与聚合物的高温复合加工过程以及所制备的聚合物阻燃材料在潮湿环境中使用受到很大的限制。
近年来出现的含三嗪环类大分子成炭剂，具有初始分解温度高、热稳定性好、阻燃性能好等特点，成为IFR研究的一个热点。三嗪类大分子成炭剂通常是以三聚氯氰和不同基团的化合物反应，具有无卤、低毒、分解温度高、对材料的物理机械性能影响小、抗渗出以及阻燃效率高等优点。发明专利申请CN102352036A公开了三嗪系成炭-发泡剂、其合成方法及以其为原料制成阻燃聚合物复合材料，其方法是向三聚氯氰中加溶剂，滴加醇胺、烷基胺和缚酸剂，生成一取代物，再将二胺和缚酸剂加入生成二取代物，升高温度，抽滤、水洗、烘干得到三嗪类成炭-发泡剂。发明专利申请CN101880400A公开了一种三嗪类超支化大分子成炭剂的制备方法，将二氨基或二羟基化合物与非质子性有机溶剂混合，加入催化剂，在惰性气体氛围中，逐滴加入三聚氯氰的非质子性有机溶液，滴加完后，该温度下继续反应，加入封端剂，再反应、沉淀、过滤、有机溶剂清洗、分离，干燥后得到三嗪类超支化大分子成炭剂。发明专利申请CN101434843A公开了一种含有大分子三嗪类成炭剂的无卤膨胀阻燃剂及其制备方法，膨胀型阻燃剂是由大分子三嗪类成炭剂、环氧树脂包覆聚磷酸铵和助剂组成，大分子三嗪类成炭剂是三聚氯氰和二元胺的反应产物。发明专利申请CN101586033A公开了一种含芳香族链结构的三嗪环成炭剂，该成炭剂由结构通式为NH2-Ar-NH2、HO-Ar-OH或HS-Ar-SH的芳香族二元化合物和单取代的三聚氯氰在催化剂作用下缩聚得到。
这些专利均采用三聚氯氰为起始反应物，反应过程中需要丙酮、苯/甲苯、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃等有机溶剂，涉及有机溶剂后处理问题。另外，反应过程中生成氯化氢，需要消耗缚酸剂，同时还有氯化氢尾气回收处理问题，对环境有一定的污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是针对这一技术现状，提供一种反应过程无需有机溶剂、无氯化氢气体放出、所得产品成炭率高的大分子阻燃成炭剂，本发明通过以下技术方案实现：
一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂及其制备方法，其特征在于该成炭剂具有如下结构通式：
其中，X为乙基或丙基，Ar为苯、萘、二苯甲烷、二苯酮、二苯醚、碳酸二苯酯中的一种，n为重复单元，n值为1~5。
进一步，所述的成炭剂由含异氰尿酸酯及芳香族二元羧酸在催化剂作用下缩聚反应得到。
一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂及其制备方法，具体步骤为：
1摩尔的异氰尿酸酯加热熔融，加入催化剂，加入1.1~5.5摩尔的芳香族二元羧酸，升温到190~290℃，在此温度区间进行缩聚反应4~48小时，反应过程中及时将缩聚反应生成的水取出。将熔融物出料，自然冷却、粉碎，得到白色粉末即为含异氰尿酸酯结构的大分子膨胀阻燃成炭剂，反应中所述的催化剂为对甲苯磺酸、硫酸附载的固体超强酸(如SO4 2-/TiO2、SO4 2-/ZnO2、SO4 2-/Fe2O3)、钛酸四丁酯、钛酸异戊酯、钛酸2-乙基已酯等其中的至少一种，催化剂的量为异氰尿酸酯质量的0.2~5.5%。
本发明所述的成炭剂作为膨胀型阻燃体系的成炭剂，与长链结晶II型聚磷酸铵配合形成膨胀阻燃体系，并应用于PP、ABS、PET、PLA、PA6、HDPE、硬质聚氨酯泡沫等材料的阻燃，高温下成炭率高。该膨胀阻燃体系在加热时熔融、分解发泡膨胀，最终生成膨松且强度优良的炭层。
与现有技术相比，本发明的优点在于：反应过程无需有机溶剂，无氯化氢气体放出，反应一步完成，制备工艺简单，无有机溶剂回收以及无氯化氢尾气等后处理问题，所得成炭剂高温下成炭率高。
【附图说明】
图1为实施例1一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂红外光谱图，
图2为实施例1一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂核磁共振谱图。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂及其制备方法的具体实施方式。
实施例1
1摩尔的三羟乙基异氰尿酸酯加热熔融，加入催化剂硫酸附载的固体超强酸SO4 2-/TiO2，催化剂的加入量为三羟乙基异氰尿酸酯质量的0.5%，加入3.3摩尔的对苯二甲酸，升温到250℃，在此温度区间进行缩聚反应20小时，反应过程中及时将缩聚反应生成的水取出。将熔融物出料，自然冷却、粉碎，得到白色粉末即为一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂。
实施例2
1摩尔的异氰尿酸三缩水甘油酯加热熔融，加入催化剂钛酸2-乙基已酯，催化剂的加入量为异氰尿酸三缩水甘油酯质量的0.5%，加入4.8摩尔4,4’-二羧基磷酸二苯酯，升温到280℃，在此温度区间进行缩聚反应30小时，反应过程中及时将缩聚反应生成的水取出。将熔融物出料，自然冷却、粉碎，得到白色粉末即为一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂。
实施例3
1摩尔的异氰尿酸三缩水甘油酯加热熔融，加入催化剂钛酸异戊酯，催化剂的加入量为异氰尿酸三缩水甘油酯质量的3.2%，加入4.8摩尔4,4’-二羧基二苯醚，升温到260℃，在此温度区间进行缩聚反应46小时，反应过程中及时将缩聚反应生成的水取出。将熔融物出料，自然冷却、粉碎，得到白色粉末即为一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂。
实施例4
1摩尔的异氰尿酸三缩水甘油酯加热熔融，加入催化剂钛酸异戊酯，催化剂的加入量为异氰尿酸三缩水甘油酯质量的2.0%，加入2.2摩尔4,4’-二羧基二苯甲烷，升温到230℃，在此温度区间进行缩聚反应18小时，反应过程中及时将缩聚反应生成的水取出。将熔融物出料，自然冷却、粉碎，得到白色粉末即为一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂。
实施例5
1摩尔的三羟乙基异氰尿酸酯加热熔融，加入催化剂钛酸四丁酯，催化剂的加入量为三羟乙基异氰尿酸酯质量的3.0%，加入5.2摩尔4,4’-二羧基二碳酸酯，升温到250℃，在此温度区间进行缩聚反应38小时，反应过程中及时将缩聚反应生成的水取出。将熔融物出料，自然冷却、粉碎，得到白色粉末即为一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂。
实施例6
1摩尔的三羟乙基异氰尿酸酯加热熔融，加入催化剂硫酸附载的固体超强酸SO4 2-/Fe2O3，催化剂的加入量为三羟乙基异氰尿酸酯质量的2.0%，加入4.2摩尔4,4’-二羧基二苯酮，升温到210℃，在此温度区间进行缩聚反应29小时，反应过程中及时将缩聚反应生成的水取出。将熔融物出料，自然冷却、粉碎，得到白色粉末即为一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂。
 
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂及其制备方法，其特征在于，具有如下结构通式：
                                                 
其中，X为乙基或丙基，Ar为苯、萘、二苯甲烷、二苯酮、二苯醚、碳酸二苯酯中的一种，n为重复单元，n值为1~5。
2.如权利要求1所述的一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂及其制备方法，其特征在于所述的成炭剂由含异氰尿酸酯及芳香族二元羧酸在催化剂作用下缩聚得到。
3.如权利要求1所述的一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂及其制备方法，其特征在于具体步骤：1摩尔的异氰尿酸酯加热熔融，加入催化剂，加入1.1~5.5摩尔的芳香族二元羧酸，升温到190~290℃，在此温度区间缩聚反应4~48个小时，反应过程中及时将缩聚反应生成的水取出，将熔融物出料，自然冷却、粉碎，得到白色粉末即为一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂。
4.如权利要求1和3所述的一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂及其制备方法，其特征在于催化剂为对甲苯磺酸、硫酸附载的固体超强酸(如SO4 2-/TiO2、SO4 2-/ZnO2或SO4 2-/Fe2O3)、钛酸四丁酯、钛酸异戊酯、钛酸2-乙基已酯中的至少一种，催化剂的量为异氰尿酸酯质量的0.2~5.5%。
5.如权利要求1所述的一种交联含异氰尿酸酯大分子阻燃成炭剂及其制备方法，其特征在于所述的成炭剂作为膨胀型阻燃体系的成炭剂在聚合物材料中的阻燃应用。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105732971A (zh) * 2016-01-21 2016-07-06 中山康诺德新材料有限公司 一种无卤环保成炭剂制备方法以及应用
CN106117992A (zh) * 2016-07-12 2016-11-16 北京服装学院 一种阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯体系及其制备方法
CN106349670A (zh) * 2016-09-27 2017-01-25 北京服装学院 一种改性聚乳酸体系及其制备方法
CN107383098A (zh) * 2017-07-12 2017-11-24 安徽理工大学 一种含镍协效元素的膨胀阻燃成炭剂及其制备方法
CN107698770A (zh) * 2017-11-22 2018-02-16 江苏利思德新材料有限公司 一种含磷氮元素的耐迁移高分子阻燃成炭剂及其制备方法和应用
CN107698769A (zh) * 2017-11-22 2018-02-16 江苏利思德新材料有限公司 一种含磷氮元素的具交联结构的高分子阻燃成炭剂及其制备方法和应用
CN112457460A (zh) * 2020-11-25 2021-03-09 青岛科技大学 一种赛克改性三聚氰胺甲醛树脂的制备方法
CN115521469A (zh) * 2021-09-14 2022-12-27 厦门理工学院 一种含三嗪环结构阻燃剂、制备方法及其在聚乳酸中的应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101437884A (zh) * 2006-03-03 2009-05-20 沙伯基础创新塑料知识产权有限公司 无卤素阻燃聚合物的辐射交联
CN103467832A (zh) * 2013-06-03 2013-12-25 公安部四川消防研究所 耐低温柔性可交联无卤阻燃电缆料及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101437884A (zh) * 2006-03-03 2009-05-20 沙伯基础创新塑料知识产权有限公司 无卤素阻燃聚合物的辐射交联
CN103467832A (zh) * 2013-06-03 2013-12-25 公安部四川消防研究所 耐低温柔性可交联无卤阻燃电缆料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
骆希明，骆介禹: ""含氮有机化合物阻燃剂"", 《2005塑料助剂生产与应用技术信息交流会论文集》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105732971A (zh) * 2016-01-21 2016-07-06 中山康诺德新材料有限公司 一种无卤环保成炭剂制备方法以及应用
CN105732971B (zh) * 2016-01-21 2018-02-09 中山康诺德新材料有限公司 一种无卤环保成炭剂制备方法以及应用
CN106117992A (zh) * 2016-07-12 2016-11-16 北京服装学院 一种阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯体系及其制备方法
CN106349670A (zh) * 2016-09-27 2017-01-25 北京服装学院 一种改性聚乳酸体系及其制备方法
CN107383098A (zh) * 2017-07-12 2017-11-24 安徽理工大学 一种含镍协效元素的膨胀阻燃成炭剂及其制备方法
CN107698770A (zh) * 2017-11-22 2018-02-16 江苏利思德新材料有限公司 一种含磷氮元素的耐迁移高分子阻燃成炭剂及其制备方法和应用
CN107698769A (zh) * 2017-11-22 2018-02-16 江苏利思德新材料有限公司 一种含磷氮元素的具交联结构的高分子阻燃成炭剂及其制备方法和应用
CN112457460A (zh) * 2020-11-25 2021-03-09 青岛科技大学 一种赛克改性三聚氰胺甲醛树脂的制备方法
CN112457460B (zh) * 2020-11-25 2022-08-05 青岛科技大学 一种赛克改性三聚氰胺甲醛树脂的制备方法
CN115521469A (zh) * 2021-09-14 2022-12-27 厦门理工学院 一种含三嗪环结构阻燃剂、制备方法及其在聚乳酸中的应用

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