CN112442081A - 一种反应型阻燃剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种反应型阻燃剂及其制备方法和应用，本发明提供的反应型阻燃剂兼具优异的阻燃性能以及与阻燃主体优异的相容性，同时操作性、耐水性以及电性能俱佳，制备方法节约资源且绿色环保。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及一种反应型阻燃剂及其制备方法和应用。
背景技术
以手机、电脑、摄像机、电子游戏机为代表的电子产品、以空调、冰箱、电视影像、音响用品等为代表的家用、办公电器产品以及其他领域使用的各种产品，为了安全，很大部分的产品都要求其具备阻燃性和耐热性。
传统的技术一般采用向材料体系中添加氢氧化铝水合物、氢氧化镁水合物等含有结晶水的金属氢氧化物等无机阻燃物质，以及向材料体系中添加溴化双酚A、溴化双酚A型环氧树脂等卤素含量比较高的有机阻燃物质的方法，使产品达到所要求的阻燃性能或等级。为了提高这些含有卤素的有机化学物质的阻燃性，还常常向体系中加入如三氧化二锑等对环境不友好的无机阻燃物质。
含卤素的阻燃物质在燃烧时会产生无降解性或难降解的有毒物质(如二恶英类有机卤素化学物质)，污染环境、影响人类及动物健康。
现有技术的无卤阻燃剂往往存在与阻燃主体相同性差、耐水性差、操作性差以及阻燃效果不均一等缺点。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种反应型阻燃剂及其制备方法和应用，本发明提供的反应型阻燃剂兼具优异的阻燃性能以及与阻燃主体优异的相容性，同时操作性、耐水性以及电性能俱佳，制备方法节约资源且绿色环保。
本发明目的之一在于提供一种反应型阻燃剂，所述阻燃剂由式I所示化合物与R′-Y反应制备得到；
其中，X为第VI主族元素或不存在，R包括氢及其同位素以及取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基或取代或未取代的杂芳基中的任意一种，R1以及R2分别独立地包括氢及其同位素以及羟基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基或取代或未取代的杂芳基中的任意一种，R'为含有至少一个不饱和基团的满足其化学环境的任意基团，Y为氨基、羟基或酯基中的任意一种，a、b分别独立地为大于等于0的整数，c为大于等于1的整数，a+b+c≥3。
其中，a可以是0,1,2或3，b可以0,1,2或3，c可以是,1,2或3。
本发明中，所述Y为氨基时，所述氨基可以是伯氨基和/或仲氨基。
作为本发明优选的技术方案，所述不饱和基团包括碳碳双键、碳碳三键、碳氧双键、碳硫双键或碳氮双键中的任意一种。但并不仅限于上述列举的不饱和基团，其他公知的不饱和基团均适用于本发明提供的阻燃剂。
作为本发明优选的技术方案，所述R包括H、C1-C6取代或未取代的烷基、C3-C6取代或未取代的环烷基、C6-C8取代或未取代的芳基或C4-C6取代或未取代的杂芳基中的任意一种。
其中，C1-C6取代或未取代的烷基包括C1、C2、C3、C4、C5或C6的取代或未取代的烷基；
C3-C6取代或未取代的环烷基包括C3、C4、C5或C6的取代或未取代的环烷基；
C6-C8取代或未取代的芳基包括C6、C7或C8的取代或未取代的芳基；
C4-C6取代或未取代的杂芳基C4、C5或C6的取代或未取代的杂芳基。
作为本发明优选的技术方案，所述R1和R2分别独立地包括H、C1-C12取代或未取代的烷基、C3-C12取代或未取代的环烷基、C6-C12取代或未取代的芳基或C4-C12取代或未取代的杂芳基中的任意一种。
其中，C1-C12取代或未取代的烷基包括C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11或C12的取代或未取代的烷基；
C3-C12取代或未取代的环烷基包括C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11或C12的取代或未取代的环烷基；
C6-C12取代或未取代的芳基包括C6、C7、C8、C9、C10、C11或C12的取代或未取代的芳基；
C4-C12取代或未取代的杂芳基包括C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11或C12的取代或未取代的杂芳基。
作为本发明优选的技术方案，所述X为O或S。
R'优选为含有至少一个羟基的取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基或取代或未取代的杂芳基中的任意一种；进一步优选为C1-C12取代或未取代的烷基、C3-C12取代或未取代的环烷基、C6-C12取代或未取代的芳基或C4-C12取代或未取代的杂芳基中的任意一种。
其中，C1-C12取代或未取代的烷基包括C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11或C12的取代或未取代的烷基；
C3-C12取代或未取代的环烷基包括C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11或C12的取代或未取代的环烷基；
C6-C12取代或未取代的芳基包括C6、C7、C8、C9、C10、C11或C12的取代或未取代的芳基；
C4-C12取代或未取代的杂芳基包括C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11或C12的取代或未取代的杂芳基。
本发明中，当Y为酯基时，Y可以等同为
R”为满足其化学环境的任意基团，优选为取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基或取代或未取代的杂芳基中的任意一种；进一步优选为C1-C12取代或未取代的烷基、C3-C12取代或未取代的环烷基、C6-C12取代或未取代的芳基或C4-C12取代或未取代的杂芳基中的任意一种。
其中，C1-C12取代或未取代的烷基包括C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11或C12的取代或未取代的烷基；
C3-C12取代或未取代的环烷基包括C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11或C12的取代或未取代的环烷基；
C6-C12取代或未取代的芳基包括C6、C7、C8、C9、C10、C11或C12的取代或未取代的芳基；
C4-C12取代或未取代的杂芳基包括C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11或C12的取代或未取代的杂芳基。
本发明中，优选地所述Y为氨基时发生的反应为氨解反应，所述氨解反应为含有氨基的化合物与式I所示化合物，脱去R-OH或水分子，形成P-N键的反应。优选地所述Y为羟基时为醇解反应，所述醇解反应为含有羟基的化合物与式I所示化合物，脱去R-OH或水分子，形成新的P-O键的反应。优选地，所述Y为酯基时发生的反应为酯交换反应，所述酯交换反应为含有酯基的化合物与式I所示化合物，脱去R”-COO-R或水分子，形成新的P-O键的反应。
本发明所使用的术语“取代的”是指指定原子上的任何一个或多个氢原子被选自指定组的取代基取代，条件是所述指定原子不超过正常价态，并且取代的结果是产生稳定的化合物。当取代基是氧代基团或酮基(即＝O)时，那么原子上的2个氢原子被取代。酮取代基在芳香环上不存在。
本发明目的之二在于提供一种上述反应型阻燃剂的制备方法，所述制备方法包括：式I所示化合物与R′-Y反应制备得到，R′为含有至少一个羟基的满足其化学环境的任意基团，Y为氨基、羟基或酯基中的任意一种。
本发明目的之三在于提供一种上述阻燃剂的应用，所述反应型阻燃剂用于制备成型材料以及复合材料。
作为本发明优选的技术方案，所述反应型阻燃剂用于制备聚酯组合物、不饱和树脂组合物以及丙烯酸树脂组合物。
作为本发明优选的技术方案，所述反应型阻燃剂用于制备高分子材料。
优选地，所述高分子材料包括聚酯、不饱和树脂或丙烯酸树脂中的任意一种。
本发明中，提供的所述反应型阻燃剂应用于高分子材料中，可以是在制备上述高分子材料时，所述反应性阻燃剂作为单体加入，作为高分子材料的一个片段；也可以是先将反应性阻燃剂制备成高分子化合物，再加入到高分子材料中，如本发明提供的含有不饱和基团的反应性阻燃剂发生自由基聚合反应制备得到高分子化合物，再作为阻燃添加剂添加到高分子材料中。
作为本发明优选的技术方案，所述反应型阻燃剂用于制备亚克力以及乙丙橡胶。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的反应型阻燃剂兼具优异的阻燃性能以及与阻燃主体优异的相容性，同时操作性、耐水性以及电性能俱佳，制备方法节约资源且绿色环保；
(2)本发明提供的反应型阻燃剂可以用于工程塑料、环氧树脂固化剂、酚醛树脂、不饱和树脂以及聚氨酯等诸多领域，且可大幅提高材料的阻燃性能；
(3)使用本发明提供的反应型阻燃剂作为添加剂，可以使得丙烯酸树脂的阻燃性达到V-0，且拥有优异的拉伸性能；
(4)使用本发明提供的反应型阻燃剂作为添加剂制备得到的不饱和树脂组合物的阻燃性可达V-0，且具有优异的机械性能；
(5)使用本发明提供的反应型阻燃剂作为添加剂，可以使得ABS组合物的阻燃性达到V-0，且拥有优异的拉伸性能和弯曲性能；
(6)使用本发明提供的反应型阻燃剂作为添加剂，制备得到的尼龙组合物的阻燃性可达V-0，且具有优异的机械性能。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种反应型阻燃剂，所述反应型阻燃剂的结构如式II所示：
式II所示化合物的合成方法为：将1mol苯基膦酸二甲酯溶解于100mL甲苯，加入0.02mol DMAP，再加入2.2mol 3-氨基丙烯，搅拌下加热至回流反应6h，反应后采用物理方法提纯，得到式II所示化合物。
1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.82～7.75(m，2H，Ar-H)，7.47～7.41(m，3H，Ar-H)，5.96～5.87(m，2H，CH2＝CH)，5.23～5.15(t，4H，CH 2＝CH)，3.45～3.40(t，2H，NH)，3.38～3.30(t，4H，CH2)。
实施例2
本实施例提供一种反应型阻燃剂，所述反应型阻燃剂的结构如式III所示：
式III所示化合物的合成方法为：将1mol环己基膦酸二甲酯溶解于150mL四氢呋喃，加入0.02mol DMAP，再加入2.2mol 3-氨基-2-环己烯-1-酮，搅拌下加热至回流反应5h，反应后采用物理方法提纯，烘干后得到式III所示化合物。
1H NMR(CDCl3,500MHz):δ4.86～4.80(s，2H，CH＝C)，3.40～3.32(t，2H，NH)，3.22～3.14(t，4H，CH2)，2.85～2.78(t，4H，CH2)，1.76～1.69(m，H，CH)，1.67～1.61(m，4H，CH2)，1.59～1.51(m，4H，CH2)，1.42～1.33(m，6H，CH2)。
实施例3
本实施例提供一种反应型阻燃剂，所述反应型阻燃剂的结构如式IV所示：
式IV所示化合物的合成方法为：将1mol苯基膦酸二甲酯溶解于100mL甲苯，加入0.02mol DMAP，再加入2.2mol 3-氨基-3-甲基-1-丁炔，搅拌下加热至回流反应12h，反应后采用物理方法提纯，得到式IV所示化合物。
1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.82～7.75(m，2H，Ar-H)，7.47～7.41(m，3H，Ar-H)，3.40～3.32(t，2H，NH)，2.85～2.78(s，2H，CH)，1.40～1.32(s，12H，CH3)。
实施例4
本实施例提供一种反应型阻燃剂，所述反应型阻燃剂的结构如式V所示：
式V所示化合物的合成方法为：将1mol乙基膦酸二甲酯溶解于150mL四氢呋喃，加入0.02mol氢氧化钠，再加入2.2mol 1-羟基-5-己烯，搅拌下加热至回流反应8h，反应后采用物理方法提纯，烘干后得到式V所示化合物。
1H NMR(CDCl3,500MHz):δ5.85～5.77(m，2H，CH2＝CH)，5.11～5.01(t，4H，CH 2＝CH)，4.12～4.05(t，4H，CH2)，2.21～2.15(m，4H，CH2)，1.73～1.65(m，6H，CH2)，1.53～1.46(m，4H，CH2)，1.12～1.16(t，3H，CH3)。
实施例5
本实施例提供一种反应型阻燃剂，所述反应型阻燃剂的结构如式VI所示：
式VI所示化合物的合成方法为：将1mol苯基膦酸二甲酯溶解于100mL甲苯，加入0.02mol DMAP，再加入2.1mol 4-氨基苯乙烯，搅拌下加热至回流反应24h，反应后采用物理方法提纯，得到式VI所示化合物。
1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.82～7.75(m，2H，Ar-H)，7.66～7.59(m，4H，Ar-H)，7.47～7.41(m，3H，Ar-H)，6.68～6.63(m，2H，CH2＝CH)，6.61～6.55(m，4H，Ar-H)，5.63～5.57(t，2H，CH 2＝CH)，5.39～5.32(s，2H，NH)，5.21～5.15(t，2H，CH 2＝CH)。
丙烯酸树脂胶粘剂的应用：
实施例6
本实施例中，将实施例1制备得到的反应型阻燃剂25重量份，与甲基丙烯酸甲酯125重量份，MBS 17重量份，甲基丙烯酸13重量份，氯丁橡胶15重量份，1,4-对苯二酚2重量份，过氧化二异丙苯6重量份，混合制备得到丙烯酸树脂胶粘剂a。
实施例7
本实施例中，将实施例2制备得到的反应型阻燃剂25重量份，与甲基丙烯酸甲酯125重量份，MBS 17重量份，甲基丙烯酸13重量份，氯丁橡胶15重量份，1,4-对苯二酚2重量份，过氧化二异丙苯6重量份，混合制备得到丙烯酸树脂胶粘剂b。
实施例8
本实施例中，将实施例3制备得到的反应型阻燃剂25重量份，与甲基丙烯酸甲酯125重量份，MBS 17重量份，甲基丙烯酸13重量份，氯丁橡胶15重量份，1,4-对苯二酚2重量份，过氧化二异丙苯6重量份，混合制备得到丙烯酸树脂胶粘剂c。
实施例9
本实施例中，将实施例4制备得到的反应型阻燃剂25重量份，与甲基丙烯酸甲酯125重量份，MBS 17重量份，甲基丙烯酸13重量份，氯丁橡胶15重量份，1,4-对苯二酚2重量份，过氧化二异丙苯6重量份，混合制备得到丙烯酸树脂胶粘剂d。
实施例10
本实施例中，将实施例5制备得到的反应型阻燃剂25重量份，与甲基丙烯酸甲酯125重量份，MBS 17重量份，甲基丙烯酸13重量份，氯丁橡胶15重量份，1,4-对苯二酚2重量份，过氧化二异丙苯6重量份，混合制备得到丙烯酸树脂胶粘剂e。
对比例1
本对比例中，将红磷胶囊制备得到的反应型阻燃剂25重量份，与甲基丙烯酸甲酯125重量份，MBS 17重量份，甲基丙烯酸13重量份，氯丁橡胶15重量份，1,4-对苯二酚2重量份，过氧化二异丙苯6重量份，混合制备得到丙烯酸树脂胶粘剂f。
对比例2
本对比例中，将磷酸三苯酯制备得到的反应型阻燃剂25重量份，与甲基丙烯酸甲酯125重量份，MBS 17重量份，甲基丙烯酸13重量份，氯丁橡胶15重量份，1,4-对苯二酚2重量份，过氧化二异丙苯6重量份，混合制备得到丙烯酸树脂胶粘剂g。
对实施例6-10以及对比例1和2制备得到的丙烯酸树脂胶粘剂的性能进行测试，结果如表1所示。其中，拉伸剪切强度测试方法为GB/T 7124-2008，拉伸强度的测试方法为GB/T 6329-1996，断裂伸长率的测试方法为GB/T 30777-2014，阻燃性测试方法为UL-94。
表1
根据表1的测试结果可以看出，实施例6-10使用了实施例1-5制备得到反应型阻燃剂作为添加剂，可以使得丙烯酸树脂胶粘剂的阻燃性达到V-0，且拥有优异的拉伸性能，而对比例1和2分别使用红磷以及磷酸三苯酯作为阻燃添加剂，其得到的丙烯酸树脂胶粘剂的拉伸性能要差于实施例6-10，且使用磷酸三苯酯的丙烯酸树脂胶粘剂其阻燃性能为V-1。
不饱和树脂中的应用：
实施例11
本实施例中，将实施例3制备的反应型阻燃剂40重量份，与甲基丙烯酸甲酯15重量份、甲基丙烯酸丁酯15重量份、丙烯酸乙酯11重量份、甲基丙烯酸1重量份、丙烯酸羟丙酯13重量份、甲基丙烯酸三氟乙酯45重量份、过氧化苯甲酰2重量份、二甲苯70重量份、丁酮20重量份以及环己酮10重量份混合制备交联型丙烯酸树脂组合物a。
实施例12
本实施例中，将实施例1制备的反应型阻燃剂40重量份，与甲基丙烯酸甲酯15重量份、甲基丙烯酸丁酯15重量份、丙烯酸乙酯11重量份、甲基丙烯酸1重量份、丙烯酸羟丙酯13重量份、甲基丙烯酸三氟乙酯45重量份、过氧化苯甲酰2重量份、二甲苯70重量份、丁酮20重量份以及环己酮10重量份混合制备交联型丙烯酸树脂组合物b。
实施例13
本实施例中，将实施例2制备的反应型阻燃剂40重量份，与甲基丙烯酸甲酯15重量份、甲基丙烯酸丁酯15重量份、丙烯酸乙酯11重量份、甲基丙烯酸1重量份、丙烯酸羟丙酯13重量份、甲基丙烯酸三氟乙酯45重量份、过氧化苯甲酰2重量份、二甲苯70重量份、丁酮20重量份以及环己酮10重量份混合制备交联型丙烯酸树脂组合物c。
实施例14
本实施例中，将实施例3制备的反应型阻燃剂40重量份，与甲基丙烯酸甲酯15重量份、甲基丙烯酸丁酯15重量份、丙烯酸乙酯11重量份、甲基丙烯酸1重量份、丙烯酸羟丙酯13重量份、甲基丙烯酸三氟乙酯45重量份、过氧化苯甲酰2重量份、二甲苯70重量份、丁酮20重量份以及环己酮10重量份混合制备交联型丙烯酸树脂组合物d。
实施例15
本实施例中，将实施例4制备的反应型阻燃剂40重量份，与甲基丙烯酸甲酯15重量份、甲基丙烯酸丁酯15重量份、丙烯酸乙酯11重量份、甲基丙烯酸1重量份、丙烯酸羟丙酯13重量份、甲基丙烯酸三氟乙酯45重量份、过氧化苯甲酰2重量份、二甲苯70重量份、丁酮20重量份以及环己酮10重量份混合制备交联型丙烯酸树脂组合物e。
对比例3
本实施例中，将APP 40重量份，与甲基丙烯酸甲酯15重量份、甲基丙烯酸丁酯15重量份、丙烯酸乙酯11重量份、甲基丙烯酸1重量份、丙烯酸羟丙酯13重量份、甲基丙烯酸三氟乙酯45重量份、过氧化苯甲酰2重量份、二甲苯70重量份、丁酮20重量份以及环己酮10重量份混合制备交联型丙烯酸树脂组合物f。
对比例4
本实施例中，将MCA 40重量份，与甲基丙烯酸甲酯15重量份、甲基丙烯酸丁酯15重量份、丙烯酸乙酯11重量份、甲基丙烯酸1重量份、丙烯酸羟丙酯13重量份、甲基丙烯酸三氟乙酯45重量份、过氧化苯甲酰2重量份、二甲苯70重量份、丁酮20重量份以及环己酮10重量份混合制备交联型丙烯酸树脂组合物g。
对实施例11-15以及对比例3和4制备得到的丙烯酸树脂组合物的抗压强度、抗拉强度、导热系数、耐水性能以及燃烧性进行测试，结果如表2所示。其中抗压的测试方法采用GB/T 20467-2008，抗拉强度测试方法采用GB/T 6344-2008，阻燃性测试方法为UL-94。耐水性能为将抗压强度测试后的丙烯酸树脂组合物在沸水中浸泡2h后，再次进行抗压强度测试。
表2
从表2的测试结果可以看出，实施例11-15使用实施例1-5提供的反应型阻燃剂作为添加剂制备得到的丙烯酸树脂组合物的阻燃性可达V-0，且具有优异的机械性能，而对比例3和4采用APP和MCA作为阻燃添加剂制备得到的丙烯酸树脂组合物的阻燃性为V-1，且其机械性能相比于实施例11-15也均有所下降。
ABS组合物中的应用：
实施例16
将ABS树脂121H 80重量份，实施例1制备得到的反应型阻燃剂10重量份，蒙脱土2重量份，高胶粉2重量份，抗氧剂1010 1重量份，EBS 1重量份混合均匀后与双螺杆挤出机中挤出，得到ABS树脂组合物a，其中双螺杆挤出机的第一区温度为180℃，第二区温度为190℃，第三区温度为195℃，第四区温度为200℃，机头温度为205℃，转速为150rpm。
实施例17
将ABS树脂121H 80重量份，实施例2制备得到的反应型阻燃剂10重量份，蒙脱土2重量份，高胶粉2重量份，抗氧剂1010 1重量份，EBS 1重量份混合均匀后与双螺杆挤出机中挤出，得到ABS树脂组合物b，其中双螺杆挤出机的第一区温度为180℃，第二区温度为190℃，第三区温度为195℃，第四区温度为200℃，机头温度为205℃，转速为150rpm。
实施例18
将ABS树脂121H 80重量份，实施例3制备得到的反应型阻燃剂10重量份，蒙脱土2重量份，高胶粉2重量份，抗氧剂1010 1重量份，EBS 1重量份混合均匀后与双螺杆挤出机中挤出，得到ABS树脂组合物v，其中双螺杆挤出机的第一区温度为180℃，第二区温度为190℃，第三区温度为195℃，第四区温度为200℃，机头温度为205℃，转速为150rpm。
实施例19
将ABS树脂121H 80重量份，实施例4制备得到的反应型阻燃剂10重量份，蒙脱土2重量份，高胶粉2重量份，抗氧剂1010 1重量份，EBS 1重量份混合均匀后与双螺杆挤出机中挤出，得到ABS树脂组合物d，其中双螺杆挤出机的第一区温度为180℃，第二区温度为190℃，第三区温度为195℃，第四区温度为200℃，机头温度为205℃，转速为150rpm。
实施例20
将ABS树脂121H 80重量份，实施例5制备得到的反应型阻燃剂10重量份，蒙脱土2重量份，高胶粉2重量份，抗氧剂1010 1重量份，EBS 1重量份混合均匀后与双螺杆挤出机中挤出，得到ABS树脂组合物e，其中双螺杆挤出机的第一区温度为180℃，第二区温度为190℃，第三区温度为195℃，第四区温度为200℃，机头温度为205℃，转速为150rpm。
对比例5
将ABS树脂121H 80重量份，红磷胶囊15重量份，蒙脱土2重量份，高胶粉2重量份，抗氧剂1010 1重量份，EBS 1重量份混合均匀后与双螺杆挤出机中挤出，得到ABS树脂组合物f，其中双螺杆挤出机的第一区温度为180℃，第二区温度为190℃，第三区温度为195℃，第四区温度为200℃，机头温度为205℃，转速为150rpm。
对比例6
将ABS树脂121H 80重量份，MCA 20重量份，蒙脱土2重量份，高胶粉2重量份，抗氧剂1010 1重量份，EBS 1重量份混合均匀后于双螺杆挤出机中挤出，得到ABS树脂组合物g，其中双螺杆挤出机的第一区温度为180℃，第二区温度为190℃，第三区温度为195℃，第四区温度为200℃，机头温度为205℃，转速为150rpm。
对实施例16-20以及对比例5和6制备得到的ABS组合物的拉伸强度、弯曲强度、熔融指数以及阻燃性能进行测试，结果如表3所示。其中，拉伸强度的测试方法为ASTM D638，弯曲强度的测试方法为ASTM D790，熔融指数的测试方法为ASTM D1238，阻燃性的测试方法为UL-94。
表3
| 拉伸强度/MPa | 弯曲强度/MPa | 熔融指数/g/10min | 阻燃性 | |
| ABS组合物a | 51.3 | 75.3 | 33 | V-0 |
| ABS组合物b | 48.7 | 72.6 | 36 | V-0 |
| ABS组合物c | 50.1 | 73.6 | 38 | V-0 |
| ABS组合物d | 52.9 | 76.2 | 33 | V-0 |
| ABS组合物e | 47.1 | 70.5 | 41 | V-0 |
| ABS组合物f | 32.6 | 63.8 | 28 | V-0 |
| ABS组合物g | 31.8 | 61.2 | 23 | V-1 |
根据表3的测试结果可以看出，实施例16-20分别使用了实施例1-5制备得到的反应型阻燃剂，制备得到的ABS组合物具有优异的阻燃性能，阻燃性可达V-0级别，且具有优异的机械性能。而对比例5和对比例6分别使用红磷胶囊以及MCA作为阻燃添加剂，制备得到的ABS组合物的机械性能均差于实施例16-20，且对比例6的阻燃性能仅为V-1级。
尼龙组合物中的应用：
实施例21
一种尼龙组合物，所述组合物包括尼龙66 80重量份，长链尼龙15重量份，无碱玻璃纤维15重量份，实施例1制备得到的反应型阻燃剂10重量份，滑石粉15重量份，碘化亚铜1重量份，硅酮粉1重量份，黑色母1重量份。将上述原料共混后，于双螺杆挤出机中挤出，得到尼龙组合物a。
其中双螺杆挤出机的第一区温度为210℃，第二区温度为220℃，第三区温度为235℃，第四区温度为250℃，机头温度为260℃，转速为400rpm。
实施例22
一种尼龙组合物，所述组合物包括尼龙66 80重量份，长链尼龙15重量份，无碱玻璃纤维15重量份，实施例2制备得到的反应型阻燃剂10重量份，滑石粉15重量份，碘化亚铜1重量份，硅酮粉1重量份，黑色母1重量份。将上述原料共混后，于双螺杆挤出机中挤出，得到尼龙组合物b。
其中双螺杆挤出机的第一区温度为210℃，第二区温度为220℃，第三区温度为235℃，第四区温度为250℃，机头温度为260℃，转速为400rpm。
实施例23
一种尼龙组合物，所述组合物包括尼龙66 80重量份，长链尼龙15重量份，无碱玻璃纤维15重量份，实施例3制备得到的反应型阻燃剂10重量份，滑石粉15重量份，碘化亚铜1重量份，硅酮粉1重量份，黑色母1重量份。将上述原料共混后，于双螺杆挤出机中挤出，得到尼龙组合物c。
其中双螺杆挤出机的第一区温度为210℃，第二区温度为220℃，第三区温度为235℃，第四区温度为250℃，机头温度为260℃，转速为400rpm。
实施例24
一种尼龙组合物，所述组合物包括尼龙66 80重量份，长链尼龙15重量份，无碱玻璃纤维15重量份，实施例4制备得到的反应型阻燃剂10重量份，滑石粉15重量份，碘化亚铜1重量份，硅酮粉1重量份，黑色母1重量份。将上述原料共混后，于双螺杆挤出机中挤出，得到尼龙组合物d。
其中双螺杆挤出机的第一区温度为210℃，第二区温度为220℃，第三区温度为235℃，第四区温度为250℃，机头温度为260℃，转速为400rpm。
实施例25
一种尼龙组合物，所述组合物包括尼龙66 80重量份，长链尼龙15重量份，无碱玻璃纤维15重量份，实施例5制备得到的反应型阻燃剂10重量份，滑石粉15重量份，碘化亚铜1重量份，硅酮粉1重量份，黑色母1重量份。将上述原料共混后，于双螺杆挤出机中挤出，得到尼龙组合物e。
其中双螺杆挤出机的第一区温度为210℃，第二区温度为220℃，第三区温度为235℃，第四区温度为250℃，机头温度为260℃，转速为400rpm。
对比例7
一种尼龙组合物，所述组合物包括尼龙66 80重量份，长链尼龙15重量份，无碱玻璃纤维15重量份，MBS 20重量份，滑石粉15重量份，碘化亚铜1重量份，硅酮粉1重量份，黑色母1重量份。将上述原料共混后，于双螺杆挤出机中挤出，得到尼龙组合物f。
其中双螺杆挤出机的第一区温度为210℃，第二区温度为220℃，第三区温度为235℃，第四区温度为250℃，机头温度为260℃，转速为400rpm。
对比例8
一种尼龙组合物，所述组合物包括尼龙66 80重量份，长链尼龙15重量份，无碱玻璃纤维15重量份，APP 20重量份，滑石粉15重量份，碘化亚铜1重量份，硅酮粉1重量份，黑色母1重量份。将上述原料共混后，于双螺杆挤出机中挤出，得到尼龙组合物g。
其中双螺杆挤出机的第一区温度为210℃，第二区温度为220℃，第三区温度为235℃，第四区温度为250℃，机头温度为260℃，转速为400rpm。
对实施例21-25以及对比例7和8制备得到的尼龙组合物的拉伸强度，伸长率，弯曲强度以及阻燃性能进行测试，结果如表4所示。其中拉伸强度和伸长率的测试方法为IOS527，弯曲强度的测试方法为IOS 178，阻燃性的测试方法为UL-94。
表4
| 拉伸强度/MPa | 伸长率/％ | 弯曲强度/MPa | 阻燃性 | |
| 尼龙组合物a | 216.7 | 23.2 | 291 | V-0 |
| 尼龙组合物b | 202.8 | 20.6 | 283 | V-0 |
| 尼龙组合物c | 208.2 | 21.5 | 288 | V-0 |
| 尼龙组合物d | 218.6 | 25.8 | 299 | V-0 |
| 尼龙组合物e | 197.5 | 19.7 | 279 | V-0 |
| 尼龙组合物f | 173.6 | 12.7 | 182 | V-1 |
| 尼龙组合物g | 166.9 | 13.8 | 180 | V-1 |
根据表4的测试结果可以看出，实施例21-25分别使用了实施例1-5制备得到的反应型阻燃剂，制备得到的尼龙组合物具有优异的阻燃性能，阻燃性可达V-0级别，且具有优异的机械性能。而对比例7和对比例8分别使用MBS以及APP作为阻燃添加剂，制备得到的尼龙组合物的机械性能均差于实施例21-25，且阻燃性能均仅为V-1级。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种反应型阻燃剂，其特征在于，所述阻燃剂由式I所示化合物与R′-Y反应制备得到；
其中，X为第VI主族元素或不存在，R包括氢及其同位素以及取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基或取代或未取代的杂芳基中的任意一种，R1以及R2分别独立地包括氢及其同位素以及羟基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的芳基或取代或未取代的杂芳基中的任意一种，R'为含有至少一个不饱和基团的满足其化学环境的任意基团，Y为氨基、羟基或酯基中的任意一种，a、b分别独立地为大于等于0的整数，c为大于等于1的整数，a+b+c≥3。
2.根据权利要求1所述的阻燃剂，其特征在于，所述不饱和基团包括碳碳双键、碳碳三键、碳氧双键、碳硫双键或碳氮双键中的任意一种。
3.根据权利要求1或2所述的阻燃剂，其特征在于，所述R包括H、C1-C6取代或未取代的烷基、C3-C6取代或未取代的环烷基、C6-C8取代或未取代的芳基或C4-C6取代或未取代的杂芳基中的任意一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的阻燃剂，其特征在于，所述R1和R2分别独立地包括H、C1-C12取代或未取代的烷基、C3-C12取代或未取代的环烷基、C6-C12取代或未取代的芳基或C4-C12取代或未取代的杂芳基中的任意一种。
5.根据权利于要求1-4任一项所述的阻燃剂，其特征在于，所述X为O或S。
6.一种权利要求1-5任一项所述阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：式I所示化合物与R′-Y反应制备得到，R'为含有至少一个不饱和基团的满足其化学环境的任意基团，Y为氨基、羟基或酯基中的任意一种。
7.一种权利要求1-5任一项所述的反应型阻燃剂的应用，其特征在于，所述反应型阻燃剂用于制备成型材料以及复合材料。
8.一种权利要求1-5任一项所述的反应型阻燃剂的应用，其特征在于，所述反应型阻燃剂用于制备聚酯组合物、不饱和树脂组合物以及丙烯酸树脂组合物。
9.一种权利要求1-5任一项所述的反应型阻燃剂的应用，其特征在于，所述反应型阻燃剂用于制备高分子材料；
优选地，所述高分子材料包括聚酯、不饱和树脂或丙烯酸树脂中的任意一种。
10.一种权利要求1-5任一项所述的反应型阻燃剂的应用，其特征在于，所述反应型阻燃剂用于制备亚克力以及乙丙橡胶。
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| CN114957547A (zh) * | 2021-02-25 | 2022-08-30 | 中国石油化工股份有限公司 | 磷系阻燃剂及其制备方法和阻燃复合物 |
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2019
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