一种高氮磷核壳型阻燃剂及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115895226A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211442927.1(22)申请日2022.11.18(71)申请人福州大学地址350108福建省福州市闽侯县福州大学城乌龙江北大道2号福州大学(72)发明人郑玉婴李志港(74)专利代理机构福州元创专利商标代理有限公司35100专利代理师林文弘蔡学俊(51)Int.Cl.C08L69/00(2006.01)C08L85/02(2006.01)B01J13/14(2006.01)权利要求书1页说明书10页附图2页(54)发明名称一种高氮磷核壳型阻燃剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种高氮磷核壳型阻燃剂及其制备方法和应用。制备方法为：将尿素和六氯环三磷腈分别溶于乙醇，然后向尿素溶液中加入三乙胺混合，再加入六氯环三磷腈溶液进行反应，经过滤、真空干燥得到聚磷腈阻燃剂，之后加入到四氢呋喃溶液中，升温到60℃，滴入IPDI三聚体反应1h，再加入聚丙二醇继续反应2h，然后过滤、干燥，制得高氮磷核壳型阻燃剂。将其阻燃剂与PC树脂共混，PC阻燃效果达到UL94‑V‑0级。本发明制备的阻燃剂富含氮磷元素，阻燃效率高，同时核壳结构将阻燃剂与外界环境隔绝，核壳材料质量比为10：1时，阻燃剂吸水率从235%下降到2.2%，解决了尿素与六氯环三磷腈反应后制备的芯材会吸湿的缺点。CN115895226ACN115895226A权利要求书1/1页1.一种高氮磷核壳型阻燃剂，其特征在于，所述阻燃剂的结构为核壳型，芯材为尿素与六氯环三磷腈反应的聚磷腈衍生物，壳材为聚氨酯，阻燃剂的核壳质量比为8~12。2.一种如权利要求1所述的高氮磷核壳型阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）高氮磷含量的聚磷腈阻燃剂的制备：室温下，将尿素溶于乙醇中搅拌溶解配置成尿素溶液，并向尿素溶液中加入三乙胺搅拌均匀；再滴入由六氯环三磷腈和乙醇组成的六氯环三磷腈溶液，同时以300r/min搅拌混合，将温度加热到反应物冷凝回流温度，反应完成后将反应物进行抽滤，除去反应溶剂，然后用乙醇反复洗涤三次并抽滤以除去反应溶剂和副产物，之后将收集到的沉淀物真空干燥，得到白色的高氮磷含量的聚磷腈阻燃剂；（2）将步骤（1）制备的聚磷腈阻燃倒入到四氢呋喃溶液中，控制转速为300~1000r/min，升温到60~80℃，然后缓慢滴入IPDI三聚体反应0.5~1h，之后再加入聚丙二醇后，再反应1~4h，经过滤、干燥，得到高氮磷核壳型阻燃剂。3.根据权利要求2所述的高氮磷核壳型阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中尿素与六氯环三磷腈的摩尔比为3~4，三乙胺的量是尿素摩尔量的2~3倍。4.根据权利要求2所述的高氮磷核壳型阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中IPDI三聚体与聚丙二醇的质量比为0.5~2。5.根据权利要求2所述的高氮磷核壳型阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中尿素与六氯磷腈的反应温度为60~80℃，反应时间为12~24h。6.根据权利要求2所述的高氮磷核壳型阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中六氯环三磷腈溶液的浓度为35~70g/L，尿素溶液的浓度为18~30g/L。7.一种如权利要求1所述的高氮磷核壳型阻燃剂，其特征在于，所述阻燃剂的添加量占PC树脂质量分数的4wt%~8wt%。2CN115895226A说明书1/10页一种高氮磷核壳型阻燃剂及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于阻燃剂制备及其应用技术领域，具体涉及一种高氮磷核壳型阻燃剂及其制备方法和应用。背景技术[0002]无卤阻燃近年来备受关注，因为含卤阻燃材料在燃烧过程中会产生大量烟雾和有毒气体。在无卤阻燃剂中，膨胀型阻燃剂（IFRs）具有发烟少、毒性低等优点，是应用广泛的无卤阻燃剂之一。大多数膨胀型阻燃剂的添加量都特别大，往往会造成材料性能的急剧下降。在六氯环三磷腈衍生物阻燃剂的制备过程中，反应体系中生成的盐酸与缚酸剂会生成不溶于反应溶剂的盐酸盐，与产物混合在一起，所以在反应完成后还需要用大量的溶剂进行进一步的提纯，造成时间和成本上的浪费。并且由六氯环三磷腈与尿素制备而成的阻燃剂虽然具有很高的氮磷含量，但是由于尿素本身具有极强的吸湿性，由其制备而成的阻燃剂在室温环境中具有很强的吸湿性，保存条件苛刻，使用前还需进行烘干处理。发明内容[0003]本发明的目的在于研发一种不含卤族元素高氮磷核壳型阻燃剂，该阻燃剂的阻燃效率高，添加量少，相比较目前市面上主流的聚磷酸铵膨胀型阻燃剂，本发明制备的阻燃剂与聚合物的相容性好，能够在聚合物基体中均匀分散，解决了APP与基体混合性差的问题，同时本发明制备的阻燃剂中的氮含量高达40wt%,磷含量高达30wt%，在达到相同阻燃效