本發(fā)明涉及超分子材料的合成和聚磷酸銨改性技術(shù)領(lǐng)域，具體是指新型超分子材料的制備及用超分子材料改性聚磷酸銨的制備方法。

背景技術(shù)：

膨脹型阻燃劑是一種傳統(tǒng)高效的添加型阻燃劑，通常由碳源、酸源和氣源組成。聚磷酸銨因其含磷量高、價(jià)格低廉、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)常被作為酸源與其它的阻燃劑共同組成膨脹型阻燃體系，但是此類阻燃劑在應(yīng)用中也存在一系列的問(wèn)題，如阻燃劑添加量較大，三源之間的相容性不好等等。

研究者致力于開(kāi)發(fā)新型膨脹型阻燃劑，如三源一體膨脹型阻燃劑，此類阻燃劑在實(shí)際應(yīng)用中更加高效和便捷。

超分子材料是指由兩種或兩種以上分子利用分子識(shí)別的原理，通過(guò)適當(dāng)?shù)姆肿娱g非共價(jià)弱相互作用(如范德華力、氫鍵、疏水相互作用、靜電力、堆積和電荷轉(zhuǎn)移等)將無(wú)機(jī)分子、有機(jī)分子和離子等多個(gè)模塊構(gòu)筑成復(fù)雜的、有序的、具備特定功能的超分子組裝體。因此我們可以根據(jù)自身的需求進(jìn)行超分子設(shè)計(jì)，從而制備性能各異的超分子材料。

與傳統(tǒng)小分子改性聚磷酸銨材料相比，超分子材料改性聚磷酸銨擁有很多的優(yōu)勢(shì)。第一，超分子材料具有更多的反應(yīng)位點(diǎn)，可以形成更完整的聚磷酸銨交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。第二，由于超分子材料是由兩種或兩種以上分子通過(guò)分子識(shí)別的原理組裝而成，所以超分子材料在燃燒過(guò)程中不論是在氣相還是在固相都可以發(fā)揮更大的作用，所以用超分子材料改性的聚磷酸銨勢(shì)必在火焰中可以更加高效的發(fā)揮作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決了傳統(tǒng)膨脹型阻燃劑添加量大的問(wèn)題，提供了一種基于超分子材料的新型膨脹型阻燃劑的制備方法，合成了阻燃性能良好的阻燃劑。且工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)原料價(jià)格低廉環(huán)保易得。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

(1)制備超分子材料三聚氰胺-對(duì)氨基苯磺酸鹽。首先向三口燒瓶中分別加入三聚氰胺和去離子水，調(diào)節(jié)溶液PH。將溶液加熱至90-110℃并保溫20-40min。其次，向溶液中加入對(duì)氨基苯磺酸，并加熱至90-110℃反應(yīng)5-6h。最后提取反應(yīng)產(chǎn)物，得到三聚氰胺-對(duì)氨基苯磺酸鹽。

(2)制備超分子膨脹型阻燃劑。首先將乙醇、去離子水和聚磷酸銨加入三口燒瓶，攪拌30min使聚磷酸銨均勻分散。其次，將三聚氰胺-對(duì)氨基苯磺酸鹽加入上述溶液，并將混合物加熱至70-100℃反應(yīng)6h-8h。最后過(guò)濾混合溶液，并將過(guò)濾所得產(chǎn)物迅速用乙醇進(jìn)行洗滌，洗滌三次后，放置于80-100℃的烘箱，烘干20-24h。

3、本發(fā)明步驟(1)中三聚氰胺為分解溫度為340℃的分析純?cè)噭瑢?duì)氨基苯磺酸為熔點(diǎn)為280℃的分析純?cè)噭?/p>

4、本發(fā)明步驟(1)中三聚氰胺和對(duì)氨基苯磺酸的濃度相同，均為4-5g/ml。

5、本發(fā)明步驟(1)中用鹽酸調(diào)節(jié)三聚氰胺溶液的PH值為5-6。

6、本發(fā)明步驟(1)中反應(yīng)產(chǎn)物的提取工藝為：將溶液置于0℃下冷卻20-24h，溶液中的紅色晶體逐漸析出。將溶液過(guò)濾并將過(guò)濾產(chǎn)物用去離子水洗滌3次。最后，將產(chǎn)物在80℃-110℃的溫度下烘干12-16h至質(zhì)量不變，

7、本發(fā)明步驟(2)中所使用的聚磷酸銨的聚合度為1000。

8、本發(fā)明步驟(2)中乙醇濃度為70-80vol.％。聚磷酸銨濃度為5-15g/ml。三聚氰胺-對(duì)氨基苯磺酸鹽濃度為3-18g/ml。

本發(fā)明制備了一種基于超分子材料的新型膨脹型阻燃劑，由超分子材料改性聚磷酸銨得到，其中超分子材料由三聚氰胺和對(duì)氨基苯磺酸反應(yīng)制得。

在實(shí)際應(yīng)用中，此新型膨脹型阻燃劑可以應(yīng)用于多種樹(shù)脂材料的阻燃，將阻燃劑和樹(shù)脂材料進(jìn)行共混，也可添加協(xié)效阻燃劑，如二氧化鈦等。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于超分子材料的新型膨脹型阻燃劑的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三聚氰胺-對(duì)氨基苯磺酸鹽、三聚氰胺和對(duì)氨基苯磺酸的紅外對(duì)比圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于超分子材料改性聚磷酸銨與原始聚磷酸銨的紅外對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合以下實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

(1)首先在三口燒瓶加入30g三聚氰胺和700ml去離子水，調(diào)節(jié)溶液PH為5。將溶液加熱至90℃并保溫30min。其次，向溶液中加入30g對(duì)氨基苯磺酸于燒瓶中并加熱至90℃反應(yīng)5h。溶液透明變?yōu)榧t色。將溶液置于0℃下冷卻24h，溶液中的紅色晶體逐漸析出。將溶液過(guò)濾并將過(guò)濾產(chǎn)物用去離子水洗滌3次。最后，將產(chǎn)物在80℃的溫度下烘干12h至質(zhì)量不變，得到三聚氰胺-對(duì)氨基苯磺酸鹽。此步反應(yīng)產(chǎn)率可以達(dá)到90％。

(2)將500ml乙醇、200ml去離子水和60g聚磷酸銨加入三口燒瓶，攪拌30min使聚磷酸銨充分溶解。將50g三聚氰胺-對(duì)氨基苯磺酸鹽加入上述溶液，并將混合物加熱至70℃反應(yīng)6h。最后過(guò)濾混合溶液，并將過(guò)濾所得產(chǎn)物迅速用乙醇進(jìn)行洗滌，洗滌三次后，放置于80℃的烘箱，烘干24h。此步反應(yīng)產(chǎn)率可以達(dá)到90％。

對(duì)三聚氰胺-對(duì)氨基苯甲酸超分子材料，三聚氰胺和三聚氰胺進(jìn)行紅外分析，與反應(yīng)物三聚氰胺和對(duì)氨基苯甲酸相比，超分子材料在3393和3129cm^-1處出現(xiàn)-NH₃^+-O-的吸收峰，并且由于在超分子材料形成過(guò)程中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移，三嗪環(huán)的位置由814移動(dòng)到了788cm^-1處，從而證明了超分子材料的合成成功。

對(duì)超分子材料改性聚磷酸銨和未改性聚磷酸銨進(jìn)行紅外分析，發(fā)現(xiàn)與未改性聚磷酸銨紅外譜圖相比，超分子材料改性聚磷酸銨在3450至3030cm^-1范圍內(nèi)的NH₄⁺峰強(qiáng)度明顯降低，并且在3364和3156cm^-1處出現(xiàn)了NH₃⁺特征峰。除此之外，超分子材料改性聚磷酸銨在1675,1251,和788cm^-1分別出現(xiàn)了NH₂,S＝O和三嗪環(huán)的特征峰。從而證明了超分子材料成功改性聚磷酸銨。

實(shí)施例2

(1)首先在三口燒瓶加入30g三聚氰胺和700ml去離子水，調(diào)節(jié)溶液PH為5。將溶液加熱至90℃并保溫30min。其次，向溶液中加入30g對(duì)氨基苯磺酸于燒瓶中并加熱至100℃反應(yīng)5h。溶液透明變?yōu)榧t色。將溶液置于0℃下冷卻24h，溶液中的紅色晶體逐漸析出。將溶液過(guò)濾并將過(guò)濾產(chǎn)物用去離子水洗滌3次。最后，將產(chǎn)物在80℃的溫度下烘干12h至質(zhì)量不變，得到三聚氰胺-對(duì)氨基苯磺酸鹽。此步反應(yīng)產(chǎn)率可以達(dá)到90％。

(2)將500ml乙醇、200ml去離子水和60g聚磷酸銨加入三口燒瓶，攪拌30min使聚磷酸銨充分溶解。將50g三聚氰胺-對(duì)氨基苯磺酸鹽加入上述溶液，并將混合物加熱至70℃反應(yīng)6h。最后過(guò)濾混合溶液，并將過(guò)濾所得產(chǎn)物迅速用乙醇進(jìn)行洗滌，洗滌三次后，放置于80℃的烘箱，烘干24h。此步反應(yīng)產(chǎn)率可以達(dá)到90％。

實(shí)施例3

(1)首先在三口燒瓶加入30g三聚氰胺和700ml去離子水，調(diào)節(jié)溶液PH為5。將溶液加熱至90℃并保溫30min。其次，向溶液中加入30g對(duì)氨基苯磺酸于燒瓶中并加熱至90℃反應(yīng)6h。溶液透明變?yōu)榧t色。將溶液置于0℃下冷卻24h，溶液中的紅色晶體逐漸析出。將溶液過(guò)濾并將過(guò)濾產(chǎn)物用去離子水洗滌3次。最后，將產(chǎn)物在80℃的溫度下烘干12h至質(zhì)量不變，得到三聚氰胺-對(duì)氨基苯磺酸鹽。此步反應(yīng)產(chǎn)率可以達(dá)到90％。

(2)將500ml乙醇、200ml去離子水和60g聚磷酸銨加入三口燒瓶，攪拌30min使聚磷酸銨充分溶解。將50g三聚氰胺-對(duì)氨基苯磺酸鹽加入上述溶液，并將混合物加熱至70℃反應(yīng)6h。最后過(guò)濾混合溶液，并將過(guò)濾所得產(chǎn)物迅速用乙醇進(jìn)行洗滌，洗滌三次后，放置于80℃的烘箱，烘干24h。此步反應(yīng)產(chǎn)率可以達(dá)到90％。

實(shí)施例4

(1)首先在三口燒瓶加入30g三聚氰胺和700ml去離子水，調(diào)節(jié)溶液PH為5。將溶液加熱至90℃并保溫30min。其次，向溶液中加入30g對(duì)氨基苯磺酸于燒瓶中并加熱至90℃反應(yīng)5h。溶液透明變?yōu)榧t色。將溶液置于0℃下冷卻24h，溶液中的紅色晶體逐漸析出。將溶液過(guò)濾并將過(guò)濾產(chǎn)物用去離子水洗滌3次。最后，將產(chǎn)物在80℃的溫度下烘干12h至質(zhì)量不變，得到三聚氰胺-對(duì)氨基苯磺酸鹽。此步反應(yīng)產(chǎn)率可以達(dá)到90％。

(2)將500ml乙醇、200ml去離子水和60g聚磷酸銨加入三口燒瓶，攪拌30min使聚磷酸銨充分溶解。將50g三聚氰胺-對(duì)氨基苯磺酸鹽加入上述溶液，并將混合物加熱至80℃反應(yīng)6h。最后過(guò)濾混合溶液，并將過(guò)濾所得產(chǎn)物迅速用乙醇進(jìn)行洗滌，洗滌三次后，放置于80℃的烘箱，烘干24h。此步反應(yīng)產(chǎn)率可以達(dá)到90％。

實(shí)施例5

(1)首先在三口燒瓶加入30g三聚氰胺和700ml去離子水，調(diào)節(jié)溶液PH為5。將溶液加熱至90℃并保溫30min。其次，向溶液中加入30g對(duì)氨基苯磺酸于燒瓶中并加熱至90℃反應(yīng)5h。溶液透明變?yōu)榧t色。將溶液置于0℃下冷卻24h，溶液中的紅色晶體逐漸析出。將溶液過(guò)濾并將過(guò)濾產(chǎn)物用去離子水洗滌3次。最后，將產(chǎn)物在80℃的溫度下烘干12h至質(zhì)量不變，得到三聚氰胺-對(duì)氨基苯磺酸鹽。此步反應(yīng)產(chǎn)率可以達(dá)到90％。

(2)將500ml乙醇、200ml去離子水和60g聚磷酸銨加入三口燒瓶，攪拌30min使聚磷酸銨充分溶解。將50g三聚氰胺-對(duì)氨基苯磺酸鹽加入上述溶液，并將混合物加熱至90℃反應(yīng)6h。最后過(guò)濾混合溶液，并將過(guò)濾所得產(chǎn)物迅速用乙醇進(jìn)行洗滌，洗滌三次后，放置于80℃的烘箱，烘干24h。此步反應(yīng)產(chǎn)率可以達(dá)到90％。