CN106905560A - 一种二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂、复配物及其制备方法 - Google Patents

一种二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂、复配物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂，属于阻燃剂技术领域，其具有式Ⅰ所示结构式，名称为4，4’‑二((N‑3，5‑二氨基‑2，4，6‑三嗪)氨基)二苯甲酮；

Description

一种二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂、复配物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种无卤阻燃剂，具体涉及一种二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂、复配物及其制备方法，属于阻燃剂技术领域。
背景技术
自20世纪以来，高分子行业得到了快速发展，高分子材料以其较小的密度、较高的力学、耐磨性、耐腐蚀性、电绝缘性等优良的性能在国防、顶尖科技、国民生活中都有着十分广泛的应用，并已经成为现代生活中不可或缺的材料之一，其足迹遍布于人们日常生活的各个角落。然而，除少数高分子材料如聚醚醚酮(PEEK)、密胺材料外，大多数高分子材料都极易燃烧，氧指数(OI)较低。如常见的聚丙烯(PP)的极限氧指数(LOI)仅为17％左右，且着火后迅速燃烧，生成大量有毒烟雾，放出大量热量，并有熔滴滴落，进而造成火势蔓延，存在着严重的火灾隐患。
为了解决高分子材料易燃的问题，向各类高分子材料制品中加入阻燃剂成为了生产过程中的重要手段之一。阻燃剂是助剂的一种，添加后可有效抑制聚合物的燃烧，降低燃烧时释放的总热量，减缓或终止火势蔓延，并减少烟雾释放量。传统的含卤阻燃剂的阻燃效果好，且其与高分子材料基体之间的相容性好，使得它成为全球产量最大的有机阻燃剂，但是含卤阻燃剂燃烧时会释放出大量腐蚀性气体，甚至会产生二噁英等毒害物质，造成了严重的环保问题。随着高分子材料环保要求的不断提高，研发各类新型无卤阻燃剂成为阻燃剂技术的研究重点。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂、复配物及其制备方法，安全环保、阻燃效果好。
为了实现上述目的，本发明采用的一种二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂，其具有式Ⅰ所示结构式，名称为4，4’-二((N-3，5-二氨基-2，4，6-三嗪)氨基)二苯甲酮；
另外，本发明还提供了一种包含上述二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂的复配物，按重量份计，包括100份的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂、4-17份无机酸盐和12-28份多羟基化合物。
作为改进，所述无机酸盐为磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐中的一种或几种的混合物。
作为改进，所述的多羟基化合物为淀粉、纤维素、壳聚糖中的一种或几种的混合物。
另外，本发明还提供了一种二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量份计，称取100份的吡啶，加入11-32份的二卤二苯甲酮，搅拌，在50℃-70℃溶解5-25min；加入9-22份的碳酸盐，搅拌10min；加入10-20份的三聚氰胺，搅拌，60-75℃反应3-5h，90-120℃反应7-12h；终止反应后，将产物倒入300份的甲醇中，静置12h；
2)将步骤1)中静置后的甲醇与产物的混合物进行过滤，取滤饼，即得到含有三嗪环共轭结构的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂的粗品，干燥，用吡啶/甲醇进行重结晶，得到含有三嗪环共轭结构的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂。
作为改进，所述步骤1)中的二卤二苯甲酮为二氟二苯甲酮、二氯二苯甲酮、二溴二苯甲酮中的一种或几种的混合物。
作为改进，所述步骤1)中的碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙中的一种或几种的混合物。
与现有技术相比，本发明制备的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂含有三嗪环共轭结构，因三嗪环-胺基氮孤对电子-苯环-羰基形成的共轭结构而稳定，在高温下受热释放出大量氮气，并形成致密碳层达到阻燃、抑烟效果。该无卤阻燃剂燃烧时不会释放出腐蚀性气体，安全环保。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
一种二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂，其具有式Ⅰ所示结构式，名称为4，4’-二((N-3，5-二氨基-2，4，6-三嗪)氨基)二苯甲酮；
式Ⅰ，其1HNMRδ：6.94ppm(8H)，7.62ppm(4H)，7.71ppm(4H)，8.91ppm(2H)。
实施例一
一种二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
1)在250ml三口烧瓶中加入100g吡啶、15g二氯二苯甲酮，搅拌，在60℃溶解10min后，加入6.9g碳酸钾、5.3g碳酸钙，搅拌10min；之后加入13g三聚氰胺，搅拌，65℃反应4h，110℃反应10h；终止反应后，将产物倒入300g的甲醇中，静置12h；
2)过滤，取过滤得到的滤饼，干燥，用吡啶/甲醇进行重结晶，得到式Ⅰ所示含有三嗪环共轭结构的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂。
实施例二
一种包含二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂的复配物，通过以下步骤制得：
称取100g实施例一制得的含有三嗪环共轭结构的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂，加入12g磷酸盐、10g淀粉、8g壳聚糖，混合均匀分散，得到含有三嗪环共轭结构的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂复配物。
将聚丙烯母粒、含有三嗪环共轭结构的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂复配物以及其他助剂一同在双螺杆挤出机中共混，制得阻燃聚丙烯母粒；之后烘干用注塑机制成样条，其氧指数(OI)达到29.5％。
实施例三
一种二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
1)在250ml三口烧瓶中加入100g吡啶、10g二氟二苯甲酮、18g二溴二苯甲酮，搅拌，在65℃溶解20min后，加入16.8g碳酸钠，搅拌10min；之后加入20g三聚氰胺，搅拌，70℃反应5h，120℃反应9h；终止反应后，将产物倒入300g的甲醇中，静置12h；
2)将步骤1)中静置后的甲醇与产物的混合物进行过滤，取滤饼，干燥，用吡啶/甲醇进行重结晶，得到式Ⅰ所示含有三嗪环共轭结构的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂。
实施例四
一种包含二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂的复配物，通过以下步骤制得：
称取100g实施例三制得的含有三嗪环共轭结构的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂，加入5g硼酸盐、9g硅酸盐、22g纤维素，混合均匀分散，得到含有三嗪环共轭结构的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂复配物。
将密胺树脂、乳化剂、匀泡剂、发泡剂、催化剂、含有三嗪环共轭结构的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂复配物搅拌混合均匀，对其进行微波发泡制得密胺泡沫，其氧指数(OI)达到40％。
实施例五
一种二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
1)在250ml三口烧瓶中加入100g吡啶、20g二溴二苯甲酮，搅拌，在70℃溶解25min后，加入13.6g碳酸钾，搅拌10min；之后加入12.4g三聚氰胺，搅拌，75℃反应4h，115℃反应11h；终止反应后，将产物倒入300g的甲醇中，静置12h；
2)将步骤1)中静置后的甲醇与产物的混合物进行过滤，取滤饼，干燥，用吡啶/甲醇进行重结晶，得到式Ⅰ所示含有三嗪环共轭结构的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂。
实施例六
一种包含二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂的复配物，通过以下步骤制得：
称取100g实施例五制得的含有三嗪环共轭结构的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂，加入10g硅酸盐、18g壳聚糖，混合均匀分散，得到含有三嗪环共轭结构的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂复配物。
将干燥后的聚碳酸酯与含有三嗪环共轭结构的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂复配物使用高速混合机进行混合，然后使用双螺杆挤出机进行挤出，造粒，之后注塑成型制得标准样条，其氧指数(OI)达到35.5％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂，其特征在于，其具有式Ⅰ所示结构式，名称为4，4’-二((N-3，5-二氨基-2，4，6-三嗪)氨基)二苯甲酮；
2.一种包含权利要求1所述二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂的复配物，其特征在于，按重量份计，包括100份的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂、4-17份无机酸盐和12-28份多羟基化合物。
3.如权利要求2所述的一种包含二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂的复配物，其特征在于，所述的无机酸盐为磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐中的一种或几种的混合物。
4.如权利要求2或3所述的一种包含二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂的复配物，其特征在于，所述的多羟基化合物为淀粉、纤维素、壳聚糖中的一种或几种的混合物。
5.一种权利要求1所述二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按重量份计，称取100份的吡啶，加入11-32份的二卤二苯甲酮，搅拌，在50℃-70℃溶解5-25min；加入9-22份的碳酸盐，搅拌10min；加入10-20份的三聚氰胺，搅拌，60-75℃反应3-5h，90-120℃反应7-12h；终止反应后，将产物倒入300份的甲醇中，静置12h；
2)将步骤1)中静置后的甲醇与产物的混合物进行过滤，取滤饼，即得到含有三嗪环共轭结构的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂的粗品，干燥，用吡啶/甲醇进行重结晶，得到含有三嗪环共轭结构的二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂。
6.如权利要求5所述的一种二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的二卤二苯甲酮为二氟二苯甲酮、二氯二苯甲酮、二溴二苯甲酮中的一种或几种的混合物。
7.如权利要求5或6所述的一种二苯甲酮衍生物无卤阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙中的一种或几种的混合物。
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