CN112442895A - 一种螯合配位型磷-硼-氮协效阻燃剂及其制备方法 - Google Patents
一种螯合配位型磷-硼-氮协效阻燃剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112442895A CN112442895A CN201910805100.4A CN201910805100A CN112442895A CN 112442895 A CN112442895 A CN 112442895A CN 201910805100 A CN201910805100 A CN 201910805100A CN 112442895 A CN112442895 A CN 112442895A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flame retardant
- reaction
- boron
- solvent
- phosphorus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 title claims abstract description 120
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 107
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 19
- DBQBWZSDXNFYJI-UHFFFAOYSA-N [B].[N].[P] Chemical compound [B].[N].[P] DBQBWZSDXNFYJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000013522 chelant Substances 0.000 title description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000011120 plywood Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 244000302661 Phyllostachys pubescens Species 0.000 claims abstract description 3
- 235000003570 Phyllostachys pubescens Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 claims abstract description 3
- -1 shaving board Substances 0.000 claims abstract description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 72
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 57
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 32
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- IMQLKJBTEOYOSI-GPIVLXJGSA-N Inositol-hexakisphosphate Chemical compound OP(O)(=O)O[C@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H]1OP(O)(O)=O IMQLKJBTEOYOSI-GPIVLXJGSA-N 0.000 claims description 21
- IMQLKJBTEOYOSI-UHFFFAOYSA-N Phytic acid Natural products OP(O)(=O)OC1C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C1OP(O)(O)=O IMQLKJBTEOYOSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229940068041 phytic acid Drugs 0.000 claims description 21
- 235000002949 phytic acid Nutrition 0.000 claims description 21
- 239000000467 phytic acid Substances 0.000 claims description 21
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 20
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 14
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 13
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims description 13
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 13
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 12
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 claims description 8
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 4
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 4
- SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N dipropylene glycol Chemical compound OCCCOCCCO SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 claims description 3
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N Xylitol Natural products OCCC(O)C(O)C(O)CCO TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N meso ribitol Natural products OCC(O)C(O)C(O)CO HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N neopentyl glycol Chemical compound OCC(C)(C)CO SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000008096 xylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000000811 xylitol Substances 0.000 claims description 2
- HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N xylitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N 0.000 claims description 2
- 229960002675 xylitol Drugs 0.000 claims description 2
- 235000010447 xylitol Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 abstract description 2
- YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N [N].[P] Chemical compound [N].[P] YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 16
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 14
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 9
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 4
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 4
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 description 4
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 4
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 4
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 3
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 1
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000013538 functional additive Substances 0.000 description 1
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005580 one pot reaction Methods 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000012667 polymer degradation Methods 0.000 description 1
- 150000007519 polyprotic acids Polymers 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M13/50—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with organometallic compounds; with organic compounds containing boron, silicon, selenium or tellurium atoms
- D06M13/503—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with organometallic compounds; with organic compounds containing boron, silicon, selenium or tellurium atoms without bond between a carbon atom and a metal or a boron, silicon, selenium or tellurium atom
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
- C07F9/02—Phosphorus compounds
- C07F9/547—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
- C07F9/6596—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having atoms other than oxygen, sulfur, selenium, tellurium, nitrogen or phosphorus as ring hetero atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/55—Boron-containing compounds
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/02—Natural fibres, other than mineral fibres
- D06M2101/04—Vegetal fibres
- D06M2101/06—Vegetal fibres cellulosic
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2200/00—Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
- D06M2200/30—Flame or heat resistance, fire retardancy properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Fireproofing Substances (AREA)
Abstract
本发明公开了一种螯合配位型磷‑硼‑氮协效阻燃剂及其制备方法和用途，该阻燃剂植酸、多元醇、硼酸和尿素经酯化和螯合配位等反应制得。其能作为纤维素、聚酯、聚乳酸、环氧树脂、木材、毛竹，胶合板、刨花板、橡胶、塑料、弹性体等的原料添加物，或作为阻燃涂层的主要功能物，也可作为织物或无纺布的接枝或固化功能物。该阻燃剂采用螯合配位方式，实现了硼元素的耐久应用，并通过磷氮硼协效阻燃方式提升了阻燃剂的阻燃性能，能克服现有磷氮系阻燃剂与基体相容性不佳，易于迁移、流失的缺陷，且具有环保可再生，原料廉价、制备简便、阻燃效果好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及阻燃材料领域，具体为一种磷-硼-氮协效阻燃剂及其制备方法和用途。
背景技术
阻燃剂也称防火剂或难燃剂，是能给予易燃物阻燃性的一类功能性助剂。目前阻燃剂研究领域和分类众多，市场应用中卤系阻燃剂应用广泛，但卤系阻燃剂使用过程中燃烧烟雾大，释放有毒、腐蚀性气体，污染环境，市场已经严禁使用，研究开发高效、低毒、无烟、绿色、环保阻燃剂刻不容缓。膨胀型阻燃剂中磷系阻燃剂和氮系阻燃剂具有低毒、低烟、高阻燃性的优良特性，大量实验表明，阻燃剂中磷含量越高，阻燃效果越好(Cellulose，2016；24(2)：1159)。
磷系阻燃剂具有阻燃效率高，阻燃适应性广泛等优点(Cellulose，2019；26(6)：4225)，但其在广泛适应中尚存在一些问题，如：阻燃剂与材料的相容性不好，表面处理技术不够完善；有机磷系阻燃剂大多为液态，具有较强的挥发性，发烟量大、热稳定性差等，使其应用受到限制。
植酸是无毒、容易获得、可再生的植物基有机酸，含磷量高达28wt％，通常含磷量越高，阻燃活性分子越多，阻燃效果越好(Carbohydr Polym，2015；115： 670)。在燃烧过程中，已经表明气相条件下，磷比卤素更能抑制烷烃燃烧(Polymer Degradation andStability，2011；96(3)：377)，植酸作为含磷化合物，可以作为优良阻燃剂参杂到复合材料中，提高复合材料的阻燃性能(Journal of Cleaner Production，2016；124：114)。磷系阻燃剂可以与棉织物形成共价键-OH基，增加棉织物耐洗涤性(Cellulose，2015；22(4)：2787)。硼元素具有成碳性好，增加炭生成量、促进形成稳定炭结构，具有阻燃作用(Journalof Fujian College of Forestry， 1998，18(2)：163)，在非耐久阻燃剂中被广泛应用。
为进一步提升磷系阻燃剂的阻燃效率，采用磷-硼-氮协效阻燃思路和螯合配位策略，实现磷、硼、氮三种阻燃元素的耐久协效阻燃作用(J Hazard Mater，2019； 362：482)，通过调控阻燃元素含量，配比及螯合配位方式，起到耐久协效阻燃效果。硼元素的引入，将使该阻燃体系具有低烟、低毒、环境友好等诸多优点，具有广阔的应用发展前景。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种磷、氮、硼三种元素起到协同作用的膨胀型阻燃剂及其制备方法，该制备方法采用一锅法合成工艺，反应条件温和，制备工艺简单，适用于工业化大规模生产。本发明提出螯合配位型阻燃剂以显著提升阻燃剂在目标材料中的的阻燃性能，提升阻燃剂与材料的相容性和耐久性。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供与现有技术相比，本发明有益效果在于：本发明所述螯合配位策略可以有效提升硼元素在阻燃剂及阻燃体系中的稳定性；所述磷-硼-氮协效阻燃剂的制备方法采用一锅法合成工艺，采用分水剂促进反应的进行，反应条件温和，制备工艺简单；所制备阻燃剂的阻燃元素配比可调，阻燃效率优良，耐洗涤性强，具有一定的抗菌性能，且符合绿色环保要求。本发明提出使用超声固化方法将阻燃剂接枝到棉织物耐久性阻燃，操作简单，耐久性能优良。本发明所述阻燃剂可以通过浸渍或添加方式应用于塑料、橡胶、纤维、弹性体等聚合物和天然棉、麻、木材、竹的阻燃。
附图说明
图1为本发明提供的螯合配位型磷-硼-氮协效阻燃剂结构示意图；
图2为本发明提供的螯合配位型磷-硼-氮协效阻燃剂合成路线示意图。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种螯合配位型磷-硼-氮协效阻燃剂，其特征在于所述阻燃剂的结构如附图1所示，阻燃剂的合成路线示意图如附图2所示。
本发明提供了一种螯合配位型磷-硼-氮协效膨胀型阻燃剂及其制备方法，其特征在于具体步骤如下：
1)在烧瓶中加入反应物植酸，多元醇和硼酸和溶剂，优选(或无溶剂)，一定温度下，搅拌反应至反应结束；
2)反应完成后，去除溶剂(无溶剂则无此步骤)，得到中间体；
3)在中间产物中加入去离子水和尿素，在一定温度下，继续加热搅拌反应，至反应结束，得到粘稠液体，即为目标阻燃剂。
4)将目标阻燃剂作为添加剂直接使用，或配置成一定溶度的水溶液，浸渍，浸轧、超声等方式整理目标待阻燃物，经干燥、固化可得目标阻燃产品。
进一步，步骤1)中所述溶剂为苯类带水剂，具体为苯，甲苯，优选，二甲苯。
进一步，步骤1)中所述若采用无溶剂方式，控制一定温度进行脱水反应，至酯化反应完全；反应温度为80℃-160℃。
进一步，步骤1)中所述多元醇为二元～六元醇，含较多酯化位点多元醇，优选。
进一步，步骤1)中所述植酸，多元醇和硼酸的摩尔比为1∶0.1～6∶0.1～8；
更进一步，步骤2)中所述中间体不溶于带水剂，可通过倾倒方式去除，优选。
更进一步，步骤3)中所述中间体与尿素摩尔比为1∶1～1～30。
更进一步，步骤3)中所述反应温度为60℃～150℃。
更进一步，步骤4)中所述阻燃剂的添加量为0.5％～30％，配置成水溶液溶度为20g/L～300g/L。
上述螯合配位型磷-硼-氮协效膨胀型阻燃剂作为纤维素、聚酯、聚乳酸、环氧树脂、木材、毛竹，胶合板、刨花板、橡胶、塑料、弹性体等的原料添加物，或作为阻燃涂层的主要功能物，也可作为织物或无纺布的接枝或固化功能物。
本发明提供的设计思路和技术方案的优点如下：
1)本发明采用多元醇与高磷含量的植酸为母体，通过氮元素的螯合配位，多重作用提升硼酸在阻燃剂中的稳定性和高效、耐久阻燃性能。
2)本发明获得的螯合配位型阻燃剂所含阻燃元素磷、硼、氮的含量配比调节可调，同时，各阻燃元素间具有多元协效阻燃作用。
3)本发明采用多元酸，多元醇可显著提升硼酸在阻燃剂中的含量配比，可以提高阻燃剂与目标物的相容性，螯合配位方式可显著降低阻燃剂在添加共混使用过程中阻燃剂的迁移、流失问题。
4)本发明采用环保可再生的生物基植酸和多元醇及硼酸和尿素为原料，原料价廉，合成简便，操作容易，适宜工业化大规模生产。
实施例1
1)在烧瓶中加入反应物植酸(0.4mol)，乙二醇(0.8mol)和硼酸(0.4 mol)和溶剂甲苯100mL，搅拌分水回流反应至反应结束；
2)反应完成后，冷却，去除溶剂甲苯，得到中间体；
3)在中间产物中加入去离子水(0.5mol)和尿素(2.0mol)，100℃加热搅拌反应，至pH＝2-8反应结束，得到粘稠液体，即为目标阻燃剂。
4)将制备的阻燃剂配置成120g/L水溶液，浸渍，浸轧、超声等方式整理棉织物，经干燥、固化可得目标阻燃产品，所得棉织物经50次洗涤循环后，氧指数＞28以上，垂直燃烧碳长均小于60mm。
实施例2
1)在烧瓶中加入反应物植酸(0.4mol)，丙三醇(0.6mol)和硼酸(0.4 mol)和溶剂甲苯100mL，搅拌分水回流反应至反应结束；
2)反应完成后，冷却，去除溶剂甲苯，得到中间体；
3)在中间产物中加入去离子水(0.5mol)和尿素(1.0mol)，100℃加热搅拌反应，至pH＝2-8反应结束，得到粘稠液体，即为目标阻燃剂。
4)将制备的阻燃剂配置成90g/L水溶液，浸渍，浸轧、超声等方式整理棉织物，经干燥、固化可得目标阻燃产品，所得棉织物经50次洗涤循环后，氧指数＞28以上，垂直燃烧碳长均小于60mm。
实施例3
1)在烧瓶中加入反应物植酸(0.4mol)，季戊四醇(0.4mol)和硼酸(0.4 mol)和溶剂甲苯100mL，搅拌分水回流反应至反应结束；
2)反应完成后，冷却，去除溶剂甲苯，得到中间体；
3)在中间产物中加入去离子水(0.5mol)和尿素(2.0mol)，100℃加热搅拌反应，至pH＝2-8反应结束，得到粘稠液体，即为目标阻燃剂。
4)将制备的阻燃剂配置成50g/L水溶液，浸渍，浸轧、超声等方式整理棉织物，经干燥、固化可得目标阻燃产品，所得棉织物经50次洗涤循环后，氧指数＞28以上，垂直燃烧碳长均小于60mm。
实施例4
1)在烧瓶中加入反应物植酸(0.4mol)，新戊二醇(0.8mol)和硼酸(0.4 mol)和溶剂甲苯100mL，搅拌分水回流反应至反应结束；
2)反应完成后，冷却，去除溶剂甲苯，得到中间体；
3)在中间产物中加入去离子水(0.5mol)和尿素(2.0mol)，100℃加热搅拌反应，至pH＝2-8反应结束，得到粘稠液体，即为目标阻燃剂。
4)将制备的阻燃剂配置成120g/L水溶液，浸渍，浸轧、超声等方式整理棉织物，经干燥、固化可得目标阻燃产品，所得棉织物经50次洗涤循环后，氧指数＞28以上，垂直燃烧碳长均小于60mm。
实施例5
1)在烧瓶中加入反应物植酸(0.4mol)，1，4丁二醇(0.8mol)和硼酸(0.4 mol)和溶剂甲苯100mL，搅拌分水回流反应至反应结束；
2)反应完成后，冷却，去除溶剂甲苯，得到中间体；
3)在中间产物中加入去离子水(0.5mol)和尿素(2.0mol)，100℃加热搅拌反应，至pH＝2-8反应结束，得到粘稠液体，即为目标阻燃剂。
4)将制备的阻燃剂配置成100g/L水溶液，浸渍，浸轧、超声等方式整理棉织物，经干燥、固化可得目标阻燃产品，所得棉织物经50次洗涤循环后，氧指数＞28以上，垂直燃烧碳长均小于60mm。
实施例6
1)在烧瓶中加入反应物植酸(0.4mol)，三羟甲基丙烷(0.6mol)和硼酸(0.4mol)和溶剂甲苯100mL，搅拌分水回流反应至反应结束；
2)反应完成后，冷却，去除溶剂甲苯，得到中间体；
3)在中间产物中加入去离子水(0.5mol)和尿素(2.0mol)，100℃加热搅拌反应，至pH＝2-8反应结束，得到粘稠液体，即为目标阻燃剂。
4)将制备的阻燃剂配置成300g/L水溶液，浸渍木材、毛竹，胶合板、刨花板，经干燥、固化可得目标阻燃产品，所得棉织物经50次洗涤循环后，氧指数＞28以上，垂直燃烧碳长均小于60mm。
实施例7
1)在烧瓶中加入反应物植酸(0.4mol)，二缩二乙二醇(0.2mol)和硼酸(0.4mol)和溶剂甲苯100mL，搅拌分水回流反应至反应结束；
2)反应完成后，冷却，去除溶剂甲苯，得到中间体；
3)在中间产物中加入去离子水(0.5mol)和尿素(2.0mol)，100℃加热搅拌反应，至pH＝2-8反应结束，得到粘稠液体，即为目标阻燃剂。
4)将制备的阻燃剂配置成300g/L水溶液，浸渍木材、毛竹，胶合板、刨花板，经干燥、固化可得目标阻燃产品。
实施例8
1)在烧瓶中加入反应物植酸(0.4mol)，一缩二丙二醇(0.3mol)和硼酸(0.4mol)和溶剂甲苯100mL，搅拌分水回流反应至反应结束；
2)反应完成后，冷却，去除溶剂甲苯，得到中间体；
3)在中间产物中加入去离子水(0.5mol)和尿素(2.0mol)，100℃加热搅拌反应，至pH＝2-8反应结束，得到粘稠液体，即为目标阻燃剂。
4)将制备的阻燃剂配置成260g/L水溶液，浸渍木材、毛竹，胶合板、刨花板，经干燥、固化可得目标阻燃产品。
实施例9
1)在烧瓶中加入反应物植酸(0.2mol)，木糖醇(0.1mol)和硼酸(0.4 mol)和溶剂甲苯100mL，搅拌分水回流反应至反应结束；
2)反应完成后，冷却，去除溶剂甲苯，得到中间体；
3)在中间产物中加入去离子水(0.5mol)和尿素(2.0mol)，100℃加热搅拌反应，至pH＝2-8反应结束，得到粘稠液体，即为目标阻燃剂。
4)将制备的阻燃剂配置成80g/L水溶液，浸渍，浸轧、超声等方式整理棉织物，经干燥、固化可得目标阻燃产品。
实施例10
1)在烧瓶中加入反应物植酸(0.4mol)，二缩二乙二醇(0.1mol)和硼酸(0.4mol)和溶剂甲苯100mL，搅拌分水回流反应至反应结束；
2)反应完成后，冷却，去除溶剂甲苯，得到中间体；
3)在中间产物中加入去离子水(0.5mol)和尿素(2.0mol)，100℃加热搅拌反应，至pH＝2-8反应结束，得到粘稠液体，即为目标阻燃剂。
4)将制备的阻燃剂直接添加至聚酯、聚乳酸、环氧树脂、橡胶、塑料、弹性体等聚合物中，使用量为5％-30％，经干燥、固化可得目标阻燃产品，当添加量达到22％以上时，目标阻燃产品LOI均大于28％。
实施例11
1)在烧瓶中加入反应物植酸(0.4mol)，一缩二丙二醇(0.1mol)和硼酸(0.4mol)和溶剂甲苯100mL，搅拌分水回流反应至反应结束；
2)反应完成后，冷却，去除溶剂甲苯，得到中间体；
3)在中间产物中加入去离子水(0.5mol)和尿素(2.0mol)，100℃加热搅拌反应，至pH＝2-8反应结束，得到粘稠液体，即为目标阻燃剂。
4)将制备的阻燃剂直接添加至聚酯、聚乳酸、环氧树脂、橡胶、塑料、弹性体等聚合物中，使用量为5％-30％，经干燥、固化可得目标阻燃产品，当添加量达到20％以上时，目标阻燃产品LOI均大于28％。
Claims (8)
1.一种螯合配位型磷-硼-氮协效阻燃剂，其特征在于：由植酸、多元醇、硼酸及其衍生物、尿素等经过合成反应制备得到。
2.一种螯合配位型磷-硼-氮协效阻燃剂的制备方法，其特征在于：由植酸、硼酸和多元醇，经酯化反应制得中间体，再与尿素反应，配位络合制得。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述多元醇为：乙二醇、丙三醇、季戊四醇、新戊二醇、1，4丁二.醇、三羟甲基丙烷、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、木糖醇等多元醇。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：植酸、硼酸和多元醇的物质量的比为1∶0.1～6∶0.1～8；中间体与尿素摩尔物质量的比为1∶1～1∶30。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)在烧瓶中加入反应物植酸，多元醇和硼酸和溶剂，优选(或无溶剂)，一定温度下，搅拌反应至反应结束；
2)反应完成后，去除溶剂(无溶剂则无此步骤)，得到中间体；
3)在中间产物中加入去离子水和尿素，在一定温度下，继续加热搅拌反应，至反应结束，得到粘稠液体，即为目标阻燃剂。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤1所述溶剂为：苯、甲苯、二甲苯；所述温度为回流分水温度；所述无溶剂条件下温度为80℃-160℃。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤3所述反应温度为60℃-150℃。
8.一种螯合配位型磷-硼-氮协效阻燃剂，其特征在于：其能作为纤维素、聚酯、聚乳酸、环氧树脂、木材、毛竹，胶合板、刨花板、橡胶、塑料、弹性体等的原料添加物，或作为阻燃涂层的主要功能物，也可作为织物或无纺布的接枝或固化功能物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910805100.4A CN112442895B (zh) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | 一种螯合配位型磷-硼-氮协效阻燃剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910805100.4A CN112442895B (zh) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | 一种螯合配位型磷-硼-氮协效阻燃剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112442895A true CN112442895A (zh) | 2021-03-05 |
| CN112442895B CN112442895B (zh) | 2024-01-12 |
Family
ID=74741586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910805100.4A Active CN112442895B (zh) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | 一种螯合配位型磷-硼-氮协效阻燃剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112442895B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113089378A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-07-09 | 山东仁丰特种材料股份有限公司 | 无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法 |
| CN113386409A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-14 | 江苏厚生新能源科技有限公司 | 一种防水耐腐蚀聚乙烯面料及其制备方法 |
| CN113621176A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-09 | 四川大学 | 单分子膨胀型阻燃剂mppr及mppr/poss复合协效无卤阻燃聚丙烯复合材料 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102702678A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-10-03 | 厦门大学 | 一种无卤阻燃增韧环氧树脂基复合材料及其制备方法 |
| CN102898679A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-30 | 沈阳化工大学 | 一种磷氮硼一体膨胀型阻燃剂的制备方法 |
| CN105316936A (zh) * | 2014-06-06 | 2016-02-10 | 泉州红瑞兴纺织有限公司 | 一种阻燃性整理剂及其应用 |
| CN108018715A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-11 | 天津工业大学 | 一种阻燃整理剂及阻燃再生纤维素纤维的制备方法 |
| CN108049173A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-18 | 天津工业大学 | 一种含磷氮阻燃整理剂及阻燃纤维素纤维织物的制备方法 |
| CN109355902A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-02-19 | 南通纺织丝绸产业技术研究院 | 一种反应性阻燃剂及其对蛋白质纤维耐久阻燃整理的方法 |
| CN109929069A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-06-25 | 浙江来往新材料有限公司 | 一种纺织用阻燃型丙烯酸乳液及其制备方法 |
-
2019
- 2019-09-03 CN CN201910805100.4A patent/CN112442895B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102702678A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-10-03 | 厦门大学 | 一种无卤阻燃增韧环氧树脂基复合材料及其制备方法 |
| CN102898679A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-30 | 沈阳化工大学 | 一种磷氮硼一体膨胀型阻燃剂的制备方法 |
| CN105316936A (zh) * | 2014-06-06 | 2016-02-10 | 泉州红瑞兴纺织有限公司 | 一种阻燃性整理剂及其应用 |
| CN108018715A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-11 | 天津工业大学 | 一种阻燃整理剂及阻燃再生纤维素纤维的制备方法 |
| CN108049173A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-18 | 天津工业大学 | 一种含磷氮阻燃整理剂及阻燃纤维素纤维织物的制备方法 |
| CN109355902A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-02-19 | 南通纺织丝绸产业技术研究院 | 一种反应性阻燃剂及其对蛋白质纤维耐久阻燃整理的方法 |
| CN109929069A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-06-25 | 浙江来往新材料有限公司 | 一种纺织用阻燃型丙烯酸乳液及其制备方法 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| 付健等: "反应型有机硼/氮阻燃剂的合成及应用", 《纺织科技进展》 * |
| 刘群等: "含磷-氮有机硼阻燃剂的合成与应用", 《印染助剂》 * |
| 江红等: "棉织物整理中硼、磷阻燃协同效应的研究", 《新疆工学院学报》 * |
| 董延茂等: "硼-磷-氮协效膨胀型阻燃剂的合成与性能研究", 《塑料科技》 * |
| 陈沁等: "阻燃纤维及纺织品的研究进展", 《印染》 * |
| 陈荣圻: "有机硼系阻燃剂的研究与开发", 《印染助剂》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113089378A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-07-09 | 山东仁丰特种材料股份有限公司 | 无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法 |
| CN113386409A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-14 | 江苏厚生新能源科技有限公司 | 一种防水耐腐蚀聚乙烯面料及其制备方法 |
| CN113621176A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-09 | 四川大学 | 单分子膨胀型阻燃剂mppr及mppr/poss复合协效无卤阻燃聚丙烯复合材料 |
| CN113621176B (zh) * | 2021-07-26 | 2023-03-10 | 四川大学 | 单分子膨胀型阻燃剂mppr及mppr/poss复合协效无卤阻燃聚丙烯复合材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112442895B (zh) | 2024-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109912650B (zh) | 一种磷-氮系生物基阻燃剂及其合成方法和应用 | |
| CN112442895A (zh) | 一种螯合配位型磷-硼-氮协效阻燃剂及其制备方法 | |
| CN109355902B (zh) | 一种反应性阻燃剂及其对蛋白质纤维耐久阻燃整理的方法 | |
| CN109467674B (zh) | 一种白藜芦醇基阻燃环氧树脂及其制备方法 | |
| CN115652642B (zh) | 一种阻燃耐久涤/棉混纺织物的制备方法 | |
| CN111072973A (zh) | 一种含磷poss及其制备方法以及在阻燃剂中的应用 | |
| CN113121885B (zh) | 一种阻燃剂、阻燃pla复合材料及其制备方法 | |
| CN113980216B (zh) | 一种链状大分子阻燃剂的制备方法和应用 | |
| CN110643018B (zh) | 含氮磷结构的生物基阻燃环氧树脂及其制备方法 | |
| CN109503860B (zh) | 用于膨胀型阻燃剂的改性木质素及其制备方法、膨胀型阻燃剂及其制备方法 | |
| CN109912804A (zh) | 一种磷氮改性木质素基膨胀性阻燃剂的制备方法 | |
| CN113336898A (zh) | 一种无苯乙烯的阻燃不饱和聚酯树脂的制备方法 | |
| CN107459492A (zh) | 一种有机改性三聚氰胺聚磷酸盐及其制备方法 | |
| CN114507406A (zh) | 一种阻燃型生物可降解pva薄膜 | |
| Liu et al. | Preparation of flame retardant, smoke suppression and reinforced polyacrylonitrile composite fiber by using fully biomass intumescent flame retardant system and its sustainable recycle application | |
| CN112645983B (zh) | 一种添加型可交联阻燃剂及其制备方法 | |
| CN115573170B (zh) | 一种阻燃涤/棉混纺织物的制备方法 | |
| CN108329354A (zh) | 一种环磷腈阻燃剂的制备及使用方法 | |
| CN112761023B (zh) | 甲壳素基阻燃剂与阻燃纸及其制备方法 | |
| CN113846517A (zh) | 一种抗压阻燃型纸箱及其制备方法 | |
| CN113896742A (zh) | 一种硼胺配位型磷-硼-氮协效阻燃剂及其制备方法 | |
| Cheng et al. | A novel durable flame retardant rich in phosphate ester groups for cotton fabrics | |
| CN116676776B (zh) | 一种多活性基高效阻燃剂及其棉织物耐久阻燃整理的方法 | |
| CN111116989B (zh) | 一种反应型阻燃剂及其制备方法和应用 | |
| CN109517277A (zh) | 一种含生物基成碳剂的阻燃聚丙烯材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |