阻燃改性聚磷酸銨及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的阻燃改性聚磷酸銨的結構通式如下：本發(fā)明還公開了阻燃改性聚磷酸銨的制備方法和添加于聚烯烴或環(huán)氧樹脂中的應用。本發(fā)明提供的改性聚磷酸銨不僅具有酸源和氣源作用，還具有新的炭源功能，能夠單獨作為阻燃劑應用于高分子材料，且其添加量小，阻燃效果好；其制備方法成熟，操作簡單方便，易于控制，便于工業(yè)化生產。
【專利說明】阻燃改性聚磷酸銨及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于阻燃聚磷酸銨及其應用【技術領域】，具體涉及阻燃改性聚磷酸銨及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]高分子聚合物由于其良好的性能，如力學性能和機械加工性能而得到廣泛應用。但是隨著應用范圍的拓寬，易燃性成為了限制其進一步應用的原因之一。為了改善高分子聚合物的這種易燃性，人們開始在其中添加能夠阻止其燃燒的化合物體系。在現有的化合物阻燃體系中，膨脹阻燃劑是目前公認的應用于高分子聚合物的一種環(huán)保高效的阻燃劑。
[0003]傳統(tǒng)的膨脹阻燃體系主要由3種組分構成:酸源，氣源和炭源。聚磷酸銨和成炭劑作為傳統(tǒng)的膨脹阻燃劑，已以其優(yōu)良的阻燃性能被廣泛使用。但其中成炭劑作為膨脹體系的重要組成部分，雖然能在酸源的催化作用下形成穩(wěn)定的炭層，覆蓋在基材表面，達到阻燃的目的，但是成炭劑的合成過程一般都較為復雜，且所用溶劑大多會對環(huán)境和人體造成傷害。而作為傳統(tǒng)膨脹阻燃劑另一重要組分的聚磷酸銨(APP)雖因其具有高的磷(P)、氮(N)含量，不僅使其成為化學膨脹型阻燃體系中理想的酸源，還能起到部分氣源的作用，但其耐水性，熱穩(wěn)定性和基材相容性較差，故人們的研究多集中在如何解決其耐水性，熱穩(wěn)定性和基材相容性方面。如用成炭劑對其進行物理包覆，而遺憾的是物理包覆往往存在著包覆殼不穩(wěn)定，易破碎等缺點，使之達不到應有的效果。將聚磷酸銨進行化學改性后單獨作為阻燃劑應用于阻燃高分子材料的研究極少，如前期本發(fā)明人研究開發(fā)并申請專利的“有機胺改性聚磷酸銨及其制備方法”(申請?zhí)?201310271824.8)，雖然通過有機胺改性的聚磷酸銨能夠單獨作為阻燃劑應用于阻燃高分子材料，但其添加量較大，一般要> 30wt%才能使高分子材料的垂直燃燒達到UL-94 (3.2mm)V-O的標準，這對有些高分子材料體系顯得阻燃效率不聞。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的首要目的是針對現有技術存在的缺陷，提供一類新的阻燃改性聚磷酸銨。
[0005]本發(fā)明次要目的是提供一種上述新的阻燃改性聚磷酸銨的制備方法。
[0006]本發(fā)明的再一目的是提供上述阻燃改性聚磷酸銨對高分子聚合物進行阻燃的應用。
[0007]本發(fā)明提供的新的阻燃改性聚磷酸銨，其特征在于該聚磷酸銨的結構通式如下:
[0008]
【權利要求】
1.阻燃改性聚磷酸銨，其特征在于該改性聚磷酸銨的結構通式如下:

2.根據權利要求1所述的阻燃改性聚磷酸銨，其特征在于其中所述的Q、Q1、Q2為C1的直鏈烷基，S為C2-C4的直鏈或支鏈烷基。
3.根據權利要求1或2所述的阻燃改性聚磷酸銨，其特征在于其中所述的脂肪族二胺鹽為乙二胺鹽、1，2_丙二胺鹽、1,3-丙二胺鹽或1,4-丁二胺鹽；醇胺鹽為乙醇胺鹽；結構.(I 式
4.根據權利要求1所述的阻燃改性聚磷酸銨的制備方法，其特征在于該方法是先在室溫下，將溶劑中的任一種與水按照體積比100:1-20混合，然后在惰性氣體氛圍下按摩爾比1:0.1-1加入聚磷酸銨和改性劑，并攪拌升溫至70-90°C反應2-8h，再用該溶劑洗滌、烘干即可制得結構通式為1、I1、II1、V、VI或νπ的阻燃改性聚磷酸銨，





所用改性劑為
5.根據權利要求4所述的阻燃改性聚磷酸銨的制備方法，其特征在于該方法所用的溶劑與水的體積比為100:2-15。
6.根據權利要求4或5所述的阻燃改性聚磷酸銨的制備方法，其特征在于該方法中所用第二改性劑R2或R2’化合物與溶劑的體積比為1:10-18 ;聚磷酸銨與第二改性劑的摩爾比為 1:0.1-0.4。
7.根據權利要求4或5或6所述的阻燃改性聚磷酸銨的制備方法，其特征在于該方法所用的聚磷酸銨為1-型聚磷酸銨或I1-型聚磷酸銨；所用的溶劑為乙醇。
8.—種權利要求1所述的阻燃改性聚磷酸銨應用于聚烯烴或環(huán)氧樹脂中，按質量百分數計阻燃改性聚磷酸銨添加量為22-29%，所獲得的阻燃聚烯烴的LOI為30.4-33.0%，UL_94為V-2~V-O ;所獲得的阻燃環(huán)氧樹脂的LOI為40.0-51.0%，UL-94為V-O。
9.根據權利要求8所述的阻燃改性聚磷酸銨的應用，其特征在于該阻燃改性聚磷酸銨與納米無機物、改性納米無機物或納米分子篩中任一種，按質量百分數計為0.25-3.00%復配應用于聚烯烴。
10.根據權利要求9所述的阻燃改性聚磷酸銨的應用，其特征在于所述的納米無機物為納米SiO2或納米蒙脫土 ；改性納米無機物為改性納米SiO2或改性納米蒙脫土 ；納米分子篩為納米分子篩3A型或納米分子篩4A型。
【文檔編號】C08K9/04GK103756013SQ201310727560
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權日:2013年12月25日
【發(fā)明者】王玉忠, 邵珠寶, 廖世甫, 譚翼, 鄧聰, 陳力 申請人:四川大學