一種高效磷氮系阻燃劑及制備方法
【專利摘要】一種高效磷氮系阻燃劑及制備方法，該方法是首先使芳香胺和芳香醛于溶劑中進(jìn)行縮合反應(yīng)，再與DOPO進(jìn)行加成反應(yīng)，然后冷卻，抽濾洗滌，真空烘干后得到磷氮磷阻燃劑粉末；阻燃劑分子具有較高活性，能夠促進(jìn)環(huán)氧樹脂固化。加入到環(huán)氧樹脂中，固化后形成的環(huán)氧固化物具有較高的阻燃效能，當(dāng)環(huán)氧固化體系的含磷量為0.75wt.%時(shí)，垂直燃燒等級即達(dá)UL-94V-0級。
【專利說明】一種高效磷氮系阻燃劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于阻燃材料領(lǐng)域，具體涉及一種高效磷氮系阻燃劑、制備方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]含9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)基團(tuán)化合物作為阻燃材料，在環(huán)氧樹脂無鹵阻燃改性方面具有廣泛的應(yīng)用前景，是近年無鹵阻燃領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前已證實(shí)，一些DOPO衍生物在優(yōu)化環(huán)氧樹脂阻燃效率和綜合力學(xué)性能方面具有重要作用。但這些含磷阻燃劑的研究面臨兩方面問題:1.提高環(huán)氧固化體系的阻燃性能，達(dá)到UL-94V-O級；2.降低體系中磷的用量，降低可能的磷致富營養(yǎng)化環(huán)境負(fù)荷。如:王春山課題組報(bào)道的含DOPO的酚醛阻燃劑使得環(huán)氧固化體系達(dá)到UL-94 V-O級阻燃水平的磷含量下限低至 0.81%。
[0003]本專利涉及的含氮磷阻燃劑特點(diǎn)在于能夠明顯提高環(huán)氧固化物的阻燃效能，在低添加量(含磷量0.75 Wt.%)時(shí)阻燃劑別即能達(dá)UL-94 V-O級。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有聚合物材料的易燃性，并考慮現(xiàn)有無鹵阻燃劑阻燃效能低的缺陷，本發(fā)明提供一種高效磷氮系阻燃劑、制備方法及應(yīng)用，在低添加量(含磷量0.75 Wt.%)時(shí)，即能達(dá)UL-94 V-O級。
[0005]本發(fā)明的高效磷氮系阻燃劑制備方法，包括如下步驟:
I)、將芳香胺和芳香醛以物質(zhì)的量比(摩爾比)1:2的比例混合加入到帶有控溫裝置和攪拌裝置反應(yīng)器中，并加入溶劑，在反應(yīng)溫度為0-60°C下攪拌反應(yīng)2-6 h，得到含有中間產(chǎn)物的分散系；
2)、將DOPO以與芳香胺摩爾比2:1的比例加入步驟I)所得到的含有中間產(chǎn)物的分散系，在反應(yīng)溫度為0-60°C下攪拌反應(yīng)2-24 h，直到反應(yīng)完全后，冷卻，抽濾洗滌，真空烘干后得到磷氮阻燃劑粉末；
上述過程用反應(yīng)方程式表示為:
【權(quán)利要求】
1.一種高效磷氮系阻燃劑，具有下式分子結(jié)構(gòu):
2.高效磷氮系阻燃劑制備方法，包括以下步驟: 1)、將芳香胺和芳香醛以摩爾比1:2的比例混合加入到帶有控溫裝置和攪拌裝置反應(yīng)器中，并加入所述芳香胺和芳香醛總質(zhì)量4-20倍的溶劑，在溫度0-60°C下攪拌反應(yīng)2-6 h,得到含有中間產(chǎn)物的分散系； 2)UfDOPO以與芳香胺摩爾比2:1的比例加入步驟I)中含有中間產(chǎn)物的分散系，在反應(yīng)溫度為0-60°C下攪拌反應(yīng)2-24 h，直到反應(yīng)完全后，冷卻，抽濾洗滌，真空烘干后得到氮磷阻燃劑粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述芳香胺為4，4’- 二氨基二苯甲烷(DDM)、4，4，- 二氨基二苯醚(DDE)或 4，4，- 二氨基二苯砜(DDS)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述芳香醛為4-羥基-3-甲氧基苯甲醛。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述溶劑采用乙醇、乙酸乙酯、乙二醇、DMF、氯仿、DMSO中的一種或多種。
6.含權(quán)利要求1所述高效磷氮系阻燃劑的一種阻燃環(huán)氧固化物，包含: a、環(huán)氧化合物； b、具有以下 分子結(jié)構(gòu)的磷氮系阻燃劑:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固化物，其特征在于:當(dāng)所述阻燃環(huán)氧固化物中含磷量為0.75 wt.%時(shí)，垂直燃燒等級達(dá)UL-94 V-O級。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固化物，其特征在于:所述阻燃環(huán)氧固化物的極限氧指數(shù)為33.3-37.0，成炭率為21.6%_31.7%，熱分解溫度(對應(yīng)5%的失重)為306.9-339.1。。，玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度為134-143°C (DSC)0
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固化物，其特征在于:所述阻燃環(huán)氧固化物中含磷量為1.0wt.%時(shí)，常溫儲(chǔ)能模量均大于8000MPa，損耗因子玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg達(dá)到144_159°C，極限耐熱溫度Tm達(dá)到1`21-124°C。
【文檔編號】C07F9/6574GK103865101SQ201410052579
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】姚有為, 顧立強(qiáng) 申請人:清華大學(xué)深圳研究生院