CN105566683A - 一种基于离子键的超分子阻燃剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于离子键的超分子阻燃剂及其制备方法。该阻燃剂内层为阴阳离子通过离子键组装形成超分子B_A，壳层为通过离子键或化学键形成一层致密或交联结构保护层，内外层间通过离子键或化学键连接。该方法是将阳离子原料溶液滴加于阴离子原料溶液中，反应1～5h后再进行通过单官能修饰法或化学交联法进行表面处理。本发明通过离子组装的方式，形成立体结构，在一定程度上提升阻燃剂的稳定性，并通过通过化学法形成一层稳定的保护层，可以有效提高阻燃剂的耐热性、耐水性，可以与基体很好的相容，可以应用于塑料、橡胶、胶黏剂、涂料等领域。

Description

一种基于离子键的超分子阻燃剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型结构阻燃剂，具体涉及一种基于离子键的超分子结构阻燃剂及其制备方法。
背景技术
高分子材料广泛应用于国民经济和人类生活的各个方面。但由于其本身结构的原因，大都具有易燃性，因此赋予其阻燃功能是其安全使用的关键。传统的卤系阻燃剂阻燃效果很好，在阻燃市场上占有很大的份额。但卤系阻燃剂在燃烧的时候，易放出有毒的烟、气体，从而带来二次伤害。因此，寻找更为绿色环保的阻燃剂解决方案具有非常重要的意义。
膨胀型阻燃剂(IFR)是一种绿色环保的阻燃剂，具有无卤、低烟、低毒、低腐蚀等特点，是目前研究的热点。IFR通常由酸源、气源、碳源三部分组成，三者之间相互作用产生比较好的协同阻燃效果。其中酸源的作用至关重要，迄今为止最为成熟的酸源为聚磷酸盐类，包括聚磷酸铵(APP)、聚磷酸三聚氰胺等。其中APP由于价格便宜，是当前产量和用量最大的一个品种。但是APP也有自身的弱点，耐水性和耐热性都有一定欠缺，另外与聚合物的相容性也不佳。虽然人们已经通过各种方法改善了APP的缺点，但是它的应用领域仍然受到本身结构的限制。因此人们在不断开发新型的IFR，以期获得更为优异的阻燃效果。
通过阴阳离子的相互作用可以形成自组装结构，在聚合物表面组装出阻燃层，如XinWang等(RscAdvances,2015,5(14):10647-10655.)先通过溶胶凝胶法制备了阳离子SiN溶液，再通过层层自组装的方法将植酸阴离子和制备的阳离子溶液吸附到棉布上。结果表明，当吸附层数为15层时，700℃下的残炭可达到39.9％，而其热释放峰值也降低了31％。GalinaLaufer等(Biomacromolecules,2012,13(9):2843-2848.)利用植酸作为阴离子，壳聚糖作为阳离子，通过层层自组装整理到棉纤维上。当吸附层数为30层时，棉纤维的热释放峰值减少60％。这些报道说明通过具有阻燃作用的阴阳离子的组装改性可以实现材料阻燃。但是这种方法仅限于表面处理，而且组装层耐水性差，限制了它的应用。虽然，TaoZhang等(RscAdvances,2014,4(89):48285-48292.)利用植酸作为阴离子，聚乙烯亚胺作为阳离子，制备了新型聚电解质复合材料，并将其用于PP阻燃，当加入20份阻燃剂时，PP的LOI从18％增至25.1％。但是提升幅度有限，其阻燃效率仍然没有得到很好的解决。
基于磷酸盐的阻燃和自组装特性，本发明拟通过离子键组装的方式构建超分子结构阻燃剂，并在其表面通过化学法构建一层稳定的保护层，形成一种阻燃性能、耐热性、耐水性以及与基体的相容性均优的新型阻燃剂，并通过组分调配优化各种性能的平衡。
发明内容
本发明的一个目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种基于离子键的超分子结构阻燃剂。
本发明基于离子键的超分子阻燃剂内层为阴阳离子通过离子键组装形成超分子B_A，壳层为通过离子键或化学键形成一层致密或交联结构保护层，内外层间通过离子键或化学键连接。
所述阴离子为具有阻燃作用的多阴离子A-，具体包括：磷酸根、多聚磷酸根、硼酸根、植酸根、多酸根中的一种或多种。
所述阳离子为氮阳离子B+，具体包括：二元咪唑阳离子、二元吡啶阳离子、二元哌啶阳离子、哌嗪阳离子、二元哌嗪阳离子、乙二胺阳离子、己二胺阳离子、对苯二胺阳离子等双胺类或者二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚乙烯亚胺、多元哌嗪阳离子等多胺类阳离子，其化学结构如下所示：
1)二元咪唑阳离子的结构式如下：
其中R1为H原子、-CH3、-CH2CH3、-CH(CH3)2或-CH＝CH2；n为1～6的整数；
2)二元吡啶阳离子的结构式如下：
其中n为1～6的整数，或者其中n为1～3的整数；
3)二元吡咯阳离子的结构式是：
n为1～6的整数；
4)哌嗪阳离子为
5)乙二胺阳离子为
6)己二胺阳离子为
7)对苯二胺阳离子为
8)二乙烯三胺阳离子为
9)三乙烯四胺阳离子为
10)聚乙烯亚胺阳离子为n为1～10000的整数；
11)多元哌嗪阳离子为 m为1～6的整数。
所述的壳层为M1或M2，其中M1为十胺、十二胺、十四胺、十六胺、十八胺、硅烷偶联剂、季磷盐、季铵盐中的一种，M2为呋喃甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、三聚氰胺脲醛树脂等中的一种或两种。
本发明的另一个目的是提供上述基于离子键的超分子阻燃剂的制备方法，具体方案如下：
步骤(1)、在60～80℃下，将阴离子原料分散在溶剂S1中，配制成0.01～10mol/L的溶液Ⅰ；将阳离子原料分散在溶剂S1中，配制成0.01～10mol/L的溶液Ⅱ；然后将溶液Ⅱ滴加于溶液Ⅰ中，反应1～5h，反应过程通氮气保护，并且在冷凝管后接尾气处理装置，反应完毕得到产物P。
所述的阴离子原料为磷酸、多聚磷酸、硼酸、植酸、多酸中的一种或多种；其中多聚磷酸的溶剂S1为：乙醇、甲醇、乙腈等中一种，磷酸、硼酸、植酸、多酸的溶剂S1为水、乙醇、甲醇等中一种。
所述的阳离子原料为双胺类或多元胺类，其中双胺类二元咪唑、二元吡啶、二元哌啶、二元吡咯、哌嗪、乙二胺、己二胺或对苯二胺，多元胺类为二乙烯三胺、三乙烯四胺，聚乙烯亚胺或多元哌嗪。若阳离子原料为聚乙烯亚胺、多元哌嗪、二乙烯三胺、三乙烯四胺、哌嗪、乙二胺、己二胺或对苯二胺与多聚磷酸反应，则需要使用酸性试剂先进行质子化处理，其中酸性试剂为甲酸、盐酸、乙酸等中的一种；
所述的二元咪唑的结构式如下：
其中R1为H原子、-CH3、-CH2CH3、-CH(CH3)2或-CH＝CH2；X为Cl、Br或I；n为1～6的整数；
所述的二元吡啶的结构式如下：
其中n为1～6的整数，或者其中n为1～3的整数，X为Cl、Br或I；
所述的二元吡咯的结构式如下：
n为1～6的整数。
所述的聚乙烯亚胺结构式如下：
n为1～10000的整数；
所述的多元哌嗪结构式如下：
其中m为1～6的整数。
步骤(2)、对步骤(1)所得产物进行通过单官能修饰法或化学交联法进行表面处理；
所述单官能修饰法是：将得到的产物P继续在溶剂S1中分散，并加入过量壳层原料M1进行表面处理，继续在30～100℃下搅拌1～5h，然后过滤除去溶剂并洗涤，最后置于干燥箱中30～120℃下干燥，即可得产品P1。
所述的壳层原料的摩尔质量≥产物P中阴离子比阳离子多出的摩尔质量；
所述的单壳层原料M1为十胺、十二胺、十四胺、十六胺、十八胺、硅烷偶联剂、季磷盐、季铵盐中的一种。
所述的化学交联法为：在水溶液和碱性条件下，壳层原料M2与含醛基的化合物在30～90℃反应1～8h得到预聚液；将制备的产物P分散于上述预聚液中，用酸调节溶液的pH值至1～6，温度控制在30～90℃，反应1～8h得到树脂包覆的阻燃剂，过滤、洗涤后在30～120℃下，干燥箱中干燥即可得产品P2；其中壳层原料M2与醛基化合物的摩尔比为1:1～1:6。
所述的壳层原料M2为呋喃、三聚氰胺中的一种。
所述的醛基化合物为甲醛、乙二醛、戊二醛、糠醛、多聚甲醛等中的一种。
所述的碱性条件为PH在8～10。
本发明的有益效果在于：通过离子组装的方式，形成立体结构，在一定程度上提升阻燃剂的稳定性，并通过化学法形成一层稳定的保护层，形成如C-Si-O结构、Si-O-Si结构或聚合物结构等，可以有效提高阻燃剂的耐热性、耐水性。长链脂肪胺、季铵盐等可以赋予阻燃剂良好的疏水性能，并在一定程度上增加阻燃剂与基体的相容性。在制备工艺上，选用绿色反应路线，对环境无污染，并且工艺简单、易实现。
附图说明
图1为本发明超分子阻燃剂的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
取多聚磷酸3.5g(0.0103mol)分散于80ml无水乙醇中，在油浴加热70℃回流搅拌并通入氮气，制备成分散浓度为0.1287mol/L溶液E。取对苯二胺9g(0.0832mol)溶于150ml无水乙醇中，用甲酸调节PH值约为6.5，在加热60℃条件下使其溶解制备成酸化的浓度为0.5547mol/L对苯二胺溶液D。取50ml溶液D滴加到E中，按照每秒1-2滴的速度滴加到烧瓶中，形成沉淀，反应时间3h后向其加入2g十八胺(0.0074mol)。回流2h后过滤除去溶剂，乙醇洗涤三次，将产物置于70℃鼓风烘箱中烘干1h，转入真空烘箱50℃烘干5h，干燥后研成粉末即可得到产品。得到的结构如图1所示。耐水性是以接触角和在水溶液中的分散情况来测定、耐热性以热重数据观察、相容性测试是以在基体中的分散情况观察。
接触角的测试：产品平均接触角在105°以上，从宏观上，将产品加入到烧杯中进行水溶解测试，可观察到产品形成乳浊液，有较好的耐水性能。
热稳定性测试：热重(TG)数据上观察，阻燃剂残炭量较高，降解速率变缓。
相容性测试：在低密度聚乙烯(LDPE)加工测试中，阻燃剂分散性较好，未观察到明显的团聚。
实施例2
取双阳离子咪唑氯盐：溶于无水乙醇溶液中，在加热的条件下使其充分溶解制备成1.25mol/L的溶液备用。取100ml无水乙醇于500ml三口烧瓶中，并取3.8g(0.0112mol)多聚磷酸加入其中，油浴加热70℃的条件下机械搅拌1h。同时，通入氮气保护并且在冷凝管后接尾气处理装置。取已经制备好的咪唑氯盐溶液25ml(0.0313mol)于恒压滴液漏斗，按照每秒1-2滴的速度滴加到烧瓶中。反应时间2h后，向其中2g(0.0074mol)十八胺。回流2h后过滤除去溶剂，乙醇洗涤三次，将产物置于80℃鼓风烘箱中烘干1h，转入真空烘箱60℃烘干5h，干燥后研成粉末即可得到产品。耐水性、耐热性、相容性测试方法与实施例1相同。该产品的结构如图1所示。
实施例3
取双阳离子咪唑氯盐：溶于无水乙醇溶液中，在加热的条件下使其充分溶解制备成1.25mol/L的溶液备用。取100ml无水乙醇于500ml三口烧瓶中，并取5g(0.0148mol)多聚磷酸加入其中，油浴加热70℃的条件下机械搅拌1h。同时，通入氮气保护并且在冷凝管后接尾气处理装置。取已经制备好的咪唑氯盐溶液30ml(0.0375mol)于恒压滴液漏斗，按照每秒1-2滴的速度滴加到烧瓶中，反应时间2h后向其中加入4g(0.018mol)KH550。回流2h后过滤除去溶剂，乙醇洗涤三次，将产物置于80℃鼓风烘箱中烘干1h，转入真空烘箱60℃烘干5h，干燥后研成粉末即可得到产品。该产品的结构与实施例2产品相同。耐水性、耐热性、相容性测试方法与实施例1相同。
实施例4
取双阳离子咪唑氯盐：3.74g(0.0202mol)于250ml三口瓶中，并加入100ml无水乙醇，调整转速，在油浴加热70℃回流搅拌至溶解完全后继续搅拌0.5h。取植酸33g(0.05mol)溶于100ml乙醇中制备成0.5mol/L的植酸乙醇溶液，并取15ml(0.0075mol)于恒压滴液漏斗，按照每秒1-2滴的速度滴加到烧瓶中。反应时间2h后，向其中3g(0.0111mol)十八胺。回流2h后过滤除去溶剂，乙醇洗涤三次。将产物置于80℃鼓风烘箱中烘干1h，转入真空烘箱60℃烘干5h，干燥后研成粉末即可得到产品。该产品的结构与实施例2产品相同。耐水性、耐热性、相容性测试方法与实施例1相同。
实施例5
取双阳离子咪唑氯盐：7.47g(0.0403mol)于250ml三口瓶中并加入100ml无水乙醇，调整转速，在油浴加热70℃回流搅拌至溶解完全后继续搅拌0.5h。取实施例4中所制备的植酸乙醇溶液30ml于恒压滴液漏斗，按照每秒1-2滴的速度滴加到烧瓶中。反应时间2h后向其中2.5g(0.0113mol)KH550，回流2h后过滤除去溶剂，乙醇洗涤三次。将产物置于80℃鼓风烘箱中烘干1h，转入真空烘箱60℃烘干5h，干燥后研成粉末即可得到产品。该产品的结构与实施例2产品相同。耐水性、耐热性、相容性测试方法与实施例1相同。
实施例6
称取三聚氰胺1.26g(0.001mol)于250ml烧瓶中，加入去离子水120ml，用氢氧化钠调节溶液的PH为10左右，37％的甲醛溶液2.43g(相当于加入甲醛0.9g,0.003mol)搅拌4h得到澄清透明的预聚液，取实施例5中未加入KH550的产品5g置于烧瓶中，用酸调节溶液的PH为4，温度控制在80℃，反应5h得到树脂包覆的阻燃剂，分离、洗涤后将产品转至鼓风烘箱，先在鼓风干燥箱中干燥再转至真空烘箱70℃干燥，研磨成粉末即可得产品。该产品的结构与实施例2产品相同。耐水性、耐热性、相容性测试方法与实施例1相同。
实施例7
取多聚磷酸3.38g(0.01mol)于250ml三口瓶中并加入到80ml无水乙醇中，调整转速，在油浴加热60℃回流搅拌至溶解完全后继续搅拌1h，形成浓度为0.125mol/L多聚磷酸溶液。将哌嗪溶于甲醇中，用甲酸调节PH值约为6.5，在加热60℃条件下使其溶解制备成酸化的浓度为1.25mol/L的哌嗪甲醇溶液。取哌嗪甲醇溶液20ml(0.025mol)于恒压滴液漏斗，按照每秒1-2滴的速度滴加到多聚磷酸溶液中。反应时间1h后加入季铵盐十二烷基三甲基氯化铵3g(0.0114mol)，回流2h后过滤除去溶剂，乙醇洗涤三次。将产物置于30℃鼓风烘箱中烘干5h，转入真空烘箱30℃烘干10h，干燥后研成粉末即可得到产品。该产品的结构与实施例2产品相同。耐水性、耐热性、相容性测试方法与实施例1相同。
实施例8
(1)取多聚磷酸于250ml三口瓶中并加入到100ml无水乙醇中，调整转速，在油浴加热80℃回流搅拌至溶解完全后继续搅拌1h，形成浓度为0.5mol/L多聚磷酸溶液。将乙二胺溶于甲醇中，用甲酸调节PH值约为6.5，在加热80℃条件下使其溶解制备成酸化的浓度为12.5mol/L的乙二胺甲醇溶液。取20ml(0.25mol)乙二胺甲醇溶液于恒压滴液漏斗，按照每秒1-2滴的速度滴加到多聚磷酸溶液中，反应时间1h。
(2)称取三聚氰胺1.26g(0.001mol)于250ml烧瓶中，加入去离子水120ml，用氢氧化钠调节溶液的PH为10左右，37％的甲醛溶液2.43g(相当于加入甲醛0.9g,0.003mol)搅拌4h得到澄清透明的预聚液。
(3)将步骤(1)得到的产品分散在步骤(2)预聚液中，用酸调节溶液的PH为4，温度控制在90℃，反应1h得到树脂包覆的阻燃剂，分离、洗涤后将产品转至鼓风烘箱，先在鼓风干燥箱中干燥再转至真空烘箱90℃干燥，研磨成粉末即可得产品。该产品的结构与实施例2产品相同。耐水性、耐热性、相容性测试方法与实施例1相同。
实施例9
将实施例7中哌嗪更换为己二胺，季铵盐更换为KH550，甲醛改为多聚甲醛，其它实验条件不变，最终制得产品。
实施例10
(1)取磷钼酸于250ml三口瓶中并加入到10ml无水乙醇中，调整转速，在油浴加热70℃回流搅拌至溶解完全后继续搅拌1h，形成浓度为0.3mol/L溶液Ⅰ。将溶于无水乙醇中制备得到浓度为0.5mol/L的溶液Ⅱ。取30ml(0.015mol)溶液Ⅱ于恒压滴液漏斗，按照每秒1-2滴的速度滴加到溶液Ⅰ中，反应时间1h。
(2)称取呋喃1.26g(0.001mol)于250ml烧瓶中，加入去离子水120ml，用氢氧化钠调节溶液的PH为8左右，37％的甲醛溶液2.43g(相当于加入甲醛0.9g,0.003mol)搅拌4h得到澄清透明的预聚液。
(3)将步骤(1)得到的产品分散在步骤(2)预聚液中，用酸调节溶液的PH为2，温度控制在60℃，反应1h得到树脂包覆的阻燃剂，分离、洗涤后将产品转至鼓风烘箱，先在鼓风干燥箱中干燥再转至真空烘箱60℃干燥，研磨成粉末即可得产品。该产品的结构与实施例2产品相似。耐水性、耐热性、相容性测试方法与实施例1相同。
实施例11
取植酸于250ml三口瓶中并加入到80ml乙醇中，调整转速，在油浴加热70℃回流搅拌至溶解完全后继续搅拌1h，形成浓度为0.2mol/L溶液Ⅰ。将溶于乙醇中制备得到浓度为2mol/L的溶液Ⅱ。取溶液Ⅱ20ml(0.04mol)于恒压滴液漏斗，按照每秒1-2滴的速度滴加到溶液Ⅰ中，反应时间2h。然后加入5g(0.0226mol)KH550，回流2h后过滤除去溶剂，乙醇洗涤三次。将产物置于30℃鼓风烘箱中烘干5h，转入真空烘箱30℃烘干10h，干燥后研成粉末即可得到产品。该产品的结构与实施例2产品相似。耐水性、耐热性、相容性测试方法与实施例1相同。
实施例12
取磷钼酸于250ml三口瓶中并加入到10ml无水乙醇中，调整转速，在油浴加热70℃回流搅拌至溶解完全后继续搅拌1h，形成浓度为0.3mol/L溶液Ⅰ。将溶于无水乙醇中制备得到浓度为0.5mol/L的溶液Ⅱ。取30ml(0.015mol)溶液Ⅱ于恒压滴液漏斗，按照每秒1-2滴的速度滴加到溶液Ⅰ中，反应时间1h。加入季磷盐十二烷基三甲基氯化磷5g(0.0018mol)，回流2h后过滤除去溶剂，乙醇洗涤三次。将产物置于30℃鼓风烘箱中烘干5h，转入真空烘箱30℃烘干10h，干燥后研成粉末即可得到产品。该产品的结构与实施例2产品相似。耐水性、耐热性、相容性测试方法与实施例1相同。
实施例13
将实施例11中植酸更换为硼酸，更换为KH550更换为十六胺，其他实验条件不变，最终制得产品。
实施例14
取双阳离子咪唑碘盐：1.59g(0.003mol)于250ml三口瓶中并加入100ml无水乙醇，调整转速，在油浴加热70℃回流搅拌至溶解完全后继续搅拌0.5h。取实施例4中所制备的植酸乙醇溶液22ml(0.011mol)于恒压滴液漏斗，按照每秒1-2滴的速度滴加到烧瓶中。反应时间2h后向其中2g(0.0090mol)KH550，回流2h后过滤除去溶剂，乙醇洗涤三次。将产物置于80℃鼓风烘箱中烘干1h，转入真空烘箱60℃烘干5h，干燥后研成粉末即可得到产品。该产品的结构与实施例2产品相同。耐水性、耐热性、相容性测试方法与实施例1相同。
实施例15
取双阳离子咪唑碘盐：2.79g(0.005mol)于250ml三口瓶中并加入100ml无水乙醇，调整转速，在油浴加热70℃回流搅拌至溶解完全后继续搅拌0.5h。取植酸6.6g(0.01mol)溶于100ml乙醇中制备成0.1mol/L的植酸乙醇溶液。取植酸乙醇溶液20ml(0.002mol)于恒压滴液漏斗，按照每秒1-2滴的速度滴加到烧瓶中。反应时间2h后向其中1g(0.0045mol)KH550，回流2h后过滤除去溶剂，乙醇洗涤三次。将产物置于80℃鼓风烘箱中烘干1h，转入真空烘箱60℃烘干5h，干燥后研成粉末即可得到产品。该产品的结构与实施例2产品相同。耐水性、耐热性、相容性测试方法与实施例1相同。
实施例16
取双阳离子咪唑碘盐：5.26g(0.001mol)于250ml三口瓶中，并加入100ml无水乙醇，调整转速，在油浴加热70℃回流搅拌至溶解完全后继续搅拌0.5h。取实施例15制备的植酸乙醇溶液40ml(0.004mol)于恒压滴液漏斗，按照每秒1-2滴的速度滴加到烧瓶中。反应时间2h后，向其中1.5g(0.0055mol)十八胺。回流2h后过滤除去溶剂，乙醇洗涤三次。将产物置于80℃鼓风烘箱中烘干1h，转入真空烘箱60℃烘干5h，干燥后研成粉末即可得到产品。该产品的结构与实施例2产品相同。耐水性、耐热性、相容性测试方法与实施例1相同。
实施例17
取双阳离子吡啶溴盐：8.44g(0.02mol)于250ml三口瓶中并加入80ml甲醇，调整转速，在油浴加热70℃回流搅拌至溶解完全后继续搅拌0.5h。取实施例15中所制备的植酸乙醇溶液70ml(0.007mol)于恒压滴液漏斗，按照每秒1-2滴的速度滴加到烧瓶中。反应时间2h后向其中1g(0.0045mol)KH550，回流2h后过滤除去溶剂，乙醇洗涤三次。将产物置于80℃鼓风烘箱中烘干1h，转入真空烘箱60℃烘干5h，干燥后研成粉末即可得到产品。该产品的结构与实施例2产品相同。耐水性、耐热性、相容性测试方法与实施例1相同。
实施例18
将实施例10中甲醛改为乙二醛，三聚氰胺与乙二醛的摩尔比为2：3,其他条件不变，最终制得产品。
实施例19
将实施例8中甲醛改为戊二醛，三聚氰胺与戊二醛的摩尔比为2：3,其他条件不变，最终制得产品。
实施例20
将实施例8中甲醛改为糠醛,其他条件不变，最终制得产品。
实施例21
将实施例1中对苯二胺改为二乙烯三胺，多聚磷酸与二乙烯三胺的摩尔比为1:2，其他条件不变最终制得产品。
实施例22
将实施例1中对苯二胺改为三乙烯四胺，多聚磷酸与三乙烯四胺的摩尔比为1:1.5，其他条件不变最终制得产品。
实施例23
将实施例8中乙二胺改为聚乙烯亚胺，其他条件不变最终制得产品。实施例24
将实施例8中乙二胺改为其他条件不变最终制得产品。
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于离子键的超分子阻燃剂，其特征在于该超分子阻燃剂内层为阴阳离子通过离子键组装形成超分子，外层为通过离子键或化学键形成一层致密或交联结构保护层，内外层间通过离子键或化学键连接；
所述的壳层为M1或M2，其中M1为长链脂肪胺、季铵盐、硅烷偶联剂或季磷盐，M2为呋喃甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、三聚氰胺脲醛树脂中的一种或两种。
2.如权利要求1所述的一种基于离子键的超分子阻燃剂，其特征在于所述阴离子为具有阻燃作用的多阴离子A-，具体包括：磷酸根、多聚磷酸根、硼酸根、植酸根、多酸根中的一种或多种；
所述阳离子为氮阳离子B+，具体包括：二元咪唑阳离子、二元吡啶阳离子、二元哌啶阳离子、哌嗪阳离子、乙二胺阳离子、己二胺阳离子、对苯二胺阳离子等双胺类或者二乙烯三胺、三乙烯四胺，聚乙烯亚胺、多元哌嗪阳离子等多胺类阳离子中的一种。
3.如权利要求2所述的一种基于离子键的超分子阻燃剂，其特征在于所述的二元咪唑阳离子的结构式如下：
其中R1为H原子、-CH3、-CH2CH3、-CH(CH3)2或-CH＝CH2；n为1～6的整数；
所述的二元吡啶阳离子的结构式如下：
其中n为1～6的整数，或者其中n为1～3的整数；
所述的二元吡咯阳离子的结构式是：
n为1～6的整数；
所述的哌嗪阳离子为
所述的乙二胺阳离子为
所述的己二胺阳离子为
所述的对苯二胺阳离子为
所述的二乙烯三胺阳离子为
所述的三乙烯四胺阳离子为
所述的聚乙烯亚胺阳离子为n＝1～10000；
所述的多元哌嗪阳离子为 m为1～6的整数。
4.一种基于离子键的超分子阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤(1)、在60～80℃下，将阴离子原料分散在溶剂S1中，配制成0.01～10mol/L的溶液Ⅰ；将阳离子原料分散在溶剂S1中，配制成0.01～10mol/L的溶液Ⅱ；然后将溶液Ⅱ滴加于溶液Ⅰ中，反应1～5h，反应过程通氮气保护，并且在冷凝管后接尾气处理装置，反应完毕得到产物P；
步骤(2)、对步骤(1)所得产物进行通过单官能修饰法或化学交联法进行表面处理。
5.如权利要求4所述的一种基于离子键的超分子阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的阳离子原料为双胺类或多胺类，其中双胺类为二元咪唑、二元吡啶、二元哌啶、哌嗪、乙二胺、己二胺或对苯二胺，多胺类为二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚乙烯亚胺或多元哌嗪；
所述的阴离子原料为磷酸、多聚磷酸、硼酸、植酸、多酸中的一种或多种。
6.如权利要求5所述的一种基于离子键的超分子阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的二元咪唑的结构式是：
其中R1为H原子、-CH3、-CH2CH3、-CH(CH3)2或-CH＝CH2；X为Cl、Br或I；n为1～6的整数；
所述的二元吡啶的结构式是：
其中n为1～6的整数，或者其中n为1～3的整数，X为Cl、Br或I；
所述的聚乙烯亚胺结构式是：
n＝1～10000；
所述的多元哌嗪结构式是：
其中m为1～6的整数。
7.如权利要求4所述的一种基于离子键的超分子阻燃剂的制备方法，其特征在于所述单官能修饰法是：将得到的产物P继续在溶剂S1中分散，并加入过量壳层原料M1进行表面处理，继续在30～100℃下搅拌1～5h，然后过滤除去溶剂并洗涤，最后置于干燥箱中30～120℃下干燥，即可得产品P1；其中壳层原料的摩尔质量≥产物P中阴离子比阳离子多出的摩尔质量；
所述的壳层原料M1为长链脂肪胺、季铵盐、硅烷偶联剂或季磷盐。
8.如权利要求1所述的一种基于离子键的超分子阻燃剂或如权利要求7所述的方法，其特征在于所述的长链脂肪胺为十胺、十二胺、十四胺、十六胺、十八胺中的一种。
9.如权利要求4所述的一种基于离子键的超分子阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的化学交联法为：在水溶液和碱性条件下，壳层原料M2与含醛基的化合物在30～90℃反应1～8h得到预聚液；将制备的产物P分散于上述预聚液中，用酸调节溶液的pH值至1～6，温度控制在30～90℃，反应1～8h得到树脂包覆的阻燃剂，过滤、洗涤后在30～120℃下，干燥箱中干燥即可得产品P2；
所述的壳层原料M2为呋喃、三聚氰胺中的一种，醛基化合物为甲醛、乙二醛、戊二醛、糠醛、多聚甲醛等中一种。
10.如权利要求8所述的一种基于离子键的超分子阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的壳层原料M2与醛基化合物的摩尔比为1:1～1:6。
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