CN106084161A - 一种新型氮系阻燃剂的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型氮系阻燃剂的生产工艺，其工艺步骤是，首先制备低分子量尿酚醛聚合物再是进行新型阻燃剂合成，加入双氰胺及三聚氰胺，升温至90℃，控制流速并持续加入甲醛溶液；再次是进行浓缩；再进行冷却，将反应后的聚合物趁热排至冷却池，冷却后结成半透明块状固体；最后进行干燥及粉碎，将制得的块状固体烘干，破碎，再次烘干、粉碎，制得新型氮系阻燃剂。同等质量的阻燃剂，氮含量越高，在燃烧时产生的氮气越多，隔绝氧气的效果好，即阻燃性越好，因此，新型的阻燃剂具有价格较低、阻燃效果良好等特点。

Description

一种新型氮系阻燃剂的生产工艺

技术领域

本发明属于阻燃剂生产工艺技术领域，涉及一种新型氮系阻燃剂的生产工艺。

背景技术

阻燃剂又称难燃剂，耐火剂或防火剂，是制备高分子材料的重要助剂之一，其功能是使塑料、橡胶、涂料等高分子材料具有难燃性、自熄性和消烟性。阻燃剂有添加型阻燃剂和反应型阻燃剂两种。添加型阻燃剂直接与树脂或胶料混配，是阻燃剂的主体；反应型阻燃剂常作为单体键合到聚合物链中，对制品性能影响小且阻燃效果持久。

添加型阻燃剂主要包括磷系、氮系、硅系、卤系、膨胀型、无机填料等。氮系阻燃剂主要指三聚氰胺及其衍生物，较其它阻燃剂，具有无卤素、低毒、无腐蚀、对热和紫外线稳定、阻燃效率高且价廉等优点，受热分解后,易放出氨气、氮气等不燃性气体,隔绝高分子材料燃烧必需的氧气，达到阻燃的目的。

三聚氰胺及其衍生物在高分子材料领域被广泛用作为添加型阻燃剂，三聚氰胺与甲醛通过 Mannich反应引入羟甲基，制备不同相对分子质量和官能度团含氮多元醇。有文献报道以苯酚和甲醛制备线性酚醛低聚物，再与三聚氰胺在酸性条件下进行反应生成酚醛-三聚氰胺缩合物，具有良好的阻燃效果，由于用苯酚作为反应原料，阻燃剂价格不菲、且含氮率较低，在用量较大时才能达到较好的效果。

申请人申请前对相关专利进行了检索，其中检索到一份专利号为201510372327.6专利名称为一种阻燃剂及其制备方法与应用，它与本发明差别在于1、它是一种亚磷酸－三聚氰胺－尿素－甲醛四元共聚物本专利是尿素－苯酚－甲醛－双氰胺－三聚氰胺五元共聚物；2、它们的合成步骤及条件完全不同；3、它们的存在形式不同，它是一种液体，本专利是固体；4、它们的应用范围不同，本专利是塑料阻燃剂；5、本专利是一种单纯的合成产物而不是混合物，它首先合成AMHMPA后，然后与双氰胺、水形成混合物。

另外一份专利的专利号为201510207622.6专利名称为一种改进的木材阻燃剂，它与本发明不同在于1、本专利无硼酸、硫酸铝等原料；2、二者的存在形式不同，本专利是固体粉末，而它是液体或糊状固体；3、化合物及其性质不同：本专利是是一种五元共聚物，而它的甲醛、三聚氰胺、尿素在一定的条件下也会发生反应，生成尿醛树脂及尿素－三聚氰胺－甲醛三元共聚物；4、应用范围不同，本专利是一种塑料添加剂；5、本专利是一种单纯的合成产物而不是混合物，而它是一种混合物，即使尿素、三聚氰胺、甲醛发生共聚反应以后，会与硫酸铝等物质形成混合物。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种新型氮系阻燃剂的生产工艺，采用价格低廉的尿素作为主要原料，与甲醛反应羟甲基，再与双氰胺及三聚氰胺共聚，生成线含氮量高的高分子化合物。为了提高与塑料、树脂等原料的亲和力，在反应初期加入少量苯酚，应用了尿素这种来源广泛、价格低廉的原料，提高了阻燃剂的含氮量、显著地降低生产成本，尿（酚）醛－双氰胺－三聚氰胺阻燃剂的生产工艺，具有操作简便、对生产条件较为宽松，生产的氮系阻燃剂具有良好的阻燃性质。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型氮系阻燃剂的生产工艺，其工艺步骤是：

第一步：制备低分子量尿酚醛聚合物，将一定量的尿素、水放入反应釜中，加热至60℃溶解，再加入少量苯酚，调节pH为5.5，使反应达到聚合工艺条件，再加入少量甲醛溶液，反应10～20min，溶液中有少量低分子量尿酚醛聚合物生成；

第二步：新型阻燃剂合成，在第一步的溶液中，加入双氰胺及三聚氰胺，升温至90℃，控制流速并持续加入甲醛溶液，恒温进行连续反应3h；

第三步：浓缩，对反应釜进行抽真空脱水，去除反应不完全的甲醛，使溶液中聚合物的浓缩至含水率为20%～25%，若聚合物含水率太高造成后续工序干燥难度高，含水率太低物料无法排出反应釜；

第四步：冷却，将反应后的聚合物趁热排至冷却池，冷却后结成半透明块状固体，将此固体破碎成块状；

第五步：干燥及粉碎，将制得的块状固体烘干，破碎，再次烘干、粉碎，制得新型氮系阻燃剂。

本发明的积极效果是：采用以尿素为主要合成组分，替代大部分苯酚，较完全用苯酚制备阻燃剂提高了氮含量、降低了生产成本；保留少量苯酚参加共聚，有利于提高阻燃剂与其它高分子材料的亲和力；因三聚氰胺易产生空间位阻，影响三聚氰胺聚合，在共聚反应时，加入一定量双氰胺，使双氰胺与三聚氰胺交替进入聚合链，有利于提高阻燃剂的氮含量。同等质量的阻燃剂，氮含量越高，在燃烧时产生的氮气越多，隔绝氧气的效果好，即阻燃性越好，因此，新型的阻燃剂具有价格较低、阻燃效果良好等特点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

一种新型氮系阻燃剂的生产工艺，其工艺步骤是：

第一步：制备低分子量尿酚醛聚合物，将一定量的尿素、水放入反应釜中，加热至60℃溶解，再加入少量苯酚，调节pH为5.5，使反应达到聚合工艺条件，再加入少量甲醛溶液，反应10～20min，溶液中有少量低分子量尿酚醛聚合物生成；

第二步：新型阻燃剂合成，在第一步的溶液中，加入双氰胺及三聚氰胺，升温至90℃，控制流速并持续加入甲醛溶液，恒温进行连续反应3h；

第三步：浓缩，对反应釜进行抽真空脱水，去除反应不完全的甲醛，使溶液中聚合物的浓缩至含水率为20%～25%，如果聚合物含水率太高造成后续工序干燥难度高，含水率太低物料无法排出反应釜；

第四步：冷却，将反应后的聚合物趁热排至冷却池，冷却后结成半透明块状固体，将此固体破碎成块状；

第五步：干燥及粉碎，将制得的块状固体烘干，破碎，再次烘干、粉碎，制得新型氮系阻燃剂。

本发明采用以尿素为主要合成组分，替代大部分苯酚，较完全用苯酚制备阻燃剂提高了氮含量、降低了生产成本；保留少量苯酚参加共聚，有利于提高阻燃剂与其它高分子材料的亲和力；因三聚氰胺易产生空间位阻，影响三聚氰胺聚合，在共聚反应时，加入一定量双氰胺，使双氰胺与三聚氰胺交替进入聚合链，有利于提高阻燃剂的氮含量。同等质量的阻燃剂，氮含量越高，在燃烧时产生的氮气越多，隔绝氧气的效果好，即阻燃性越好，因此，新型的阻燃剂具有价格较低、阻燃效果良好等特点。

Claims (1)

1.一种新型氮系阻燃剂的生产工艺，其特征在于工艺步骤是：

第一步：制备低分子量尿酚醛聚合物，将一定量的尿素、水放入反应釜中，加热至60℃溶解，再加入少量苯酚，调节pH为5.5，使反应达到聚合工艺条件，再加入少量甲醛溶液，反应10～20min，溶液中有少量低分子量尿酚醛聚合物生成；

第二步：新型阻燃剂合成，在第一步的溶液中，加入双氰胺及三聚氰胺，升温至90℃，控制流速并持续加入甲醛溶液，恒温进行连续反应3h；

第三步：浓缩，对反应釜进行抽真空脱水，去除反应不完全的甲醛，使溶液中聚合物的浓缩至含水率为20%～25%，若聚合物含水率太高造成后续工序干燥难度高，含水率太低物料无法排出反应釜；

第四步：冷却，将反应后的聚合物趁热排至冷却池，冷却后结成半透明块状固体，将此固体破碎成块状；

第五步：干燥及粉碎，将制得的块状固体烘干，破碎，再次烘干、粉碎，制得新型氮系阻燃剂。