一種含有烯丙基取代三嗪類成碳劑的阻燃劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及阻燃劑應用技術領域，尤其是一種含有烯丙基取代三嗪類成碳劑的阻 燃劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著高分子材料在生活、工程生產(chǎn)中的廣泛應用，人們對高分子材料的阻燃要求 也在不斷提高。鹵系阻燃劑是目前世界上用量最大、范圍最廣的一類阻燃劑，但隨著環(huán)保意 識的增強，人們已逐漸認識到鹵系阻燃劑的危害，并逐步開發(fā)低毒、低煙無鹵的新型阻燃 劑。其中，膨脹型阻燃劑以其低毒、抑煙、防滴落等優(yōu)點使得膨脹型阻燃劑成為近年來無鹵 阻燃的重要研宄方向之一。
[0003] 但是，膨脹型阻燃劑多為多組分體系，包含酸源(磷酸鹽類、焦磷酸鹽、聚磷酸鹽、 磷酸酯類等碳源(季戊四醇、丁四醇、哌嗪衍生物)及氣源(三聚氰胺衍生物)添加量較多，一 般占被阻燃材料的20%以上，且耐水性差，在添加時容易分散不均，并引起樹脂力學性能大 幅下降。若能將部分組分通過共價接枝到被阻燃材料上，就可以極大程度上增強了阻燃劑 與基材的相容性，消除小分子阻燃組分的迀移現(xiàn)象，保持基材的力學性能，從而達到良好的 阻燃性能。
[0004] 三嗪類化合物富含叔氮結構，在阻燃領域可以發(fā)揮多重功能，碳化及發(fā)泡效果好， 優(yōu)異的耐候性及熱穩(wěn)定性，得到廣泛的應用?？蒲姓撐募皩＠杏幸匀勐惹?、各種取代有 機胺或氨水為原料合成三嗪類膨脹型成碳劑的報道，其制備方法是（1)將三聚氯氰加入到 有機溶劑或有機溶劑與水的混合溶劑中，主要是為了避免三聚了避免三聚氯氰不溶于水卻 又與水發(fā)生水解反應；（2)滴加縛酸劑及胺，生成三聚氯氰的二取代物，該反應過程也出現(xiàn) 在三嗪類農(nóng)藥(如莠去津、西瑪津）的生產(chǎn)中；（3)制備三取代的三嗪化合物，往往需要加入 有機溶劑或混合溶劑中溶解三聚氯氰的二氯代物，然后加入胺或其他反應物高溫長時間反 應，抽濾、洗滌干燥得到三嗪環(huán)類產(chǎn)品，有機溶劑另外回收再用。總得來說，工藝過程較為繁 瑣，分批加入的縛酸劑，溶劑需要回收，不適合工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。
[0005] 在三嗪衍生物的阻燃應用中，CN103756015報道了一種超支化三嗪成碳劑作為微 膠囊包覆劑制備的阻燃劑;CN101434843公開了一種含有大分子三嗪類成碳劑的無鹵膨脹 型阻燃劑及其制備方法，采用乙醇胺衍生物、二胺及三聚氯氰在丙酮-水混合溶劑中反應制 備三嗪成碳劑，復配后的阻燃劑表現(xiàn)出了優(yōu)異的阻燃性能，但制備過程較為繁瑣，中間需要 添加有機胺及縛酸劑，反應結束后需要回收丙酮等，不適合工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。

【發(fā)明內容】

[0006] 為實現(xiàn)該技術目的，本發(fā)明采用的技術方案是:本發(fā)明所要解決的技術問題是:避免使 用各種有機溶劑體系，簡化復雜繁瑣的反應過程，便于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。利用產(chǎn)品兼具氣 源和碳源的單元，結構中富含不飽和雙鍵的特征，采用交聯(lián)劑使之與基地樹脂結合為一體， 通過與酸源的配合，制備出性能優(yōu)異的無鹵膨脹型阻燃劑。使用該無鹵膨脹型阻燃劑，大大 提高了阻燃劑與高分子樹脂的相容性、減少阻燃劑的迀移和析出，具備良好的阻燃性能。
[0007] 使用本方法生產(chǎn)的無鹵素膨脹型阻燃體系用成碳劑的結構式如下所示：
[0008] 所述的成碳劑由氨水、烯丙基胺衍生物和三聚氯氰在水溶液中通過取代反應得 到。
[0009] 作為優(yōu)選的技術方案： 市售濃氨水(25%-28%)用等體積的水稀釋，然后加入烯丙基胺類攪拌形成均一溶液，冷 卻至0-5°C。劇烈攪拌下，分批加入三聚氯氰固體，并保持整個加入過程中，反應體系溫度在 10°C以下;加料完畢后，繼續(xù)攪拌反應1-2小時;升溫至45-55°C。并保持在該溫度反應2-4 小時;升溫至85-95°C。并保持在該溫度反應3-8小時;反應結束后，抽濾洗滌，干燥得到所 述產(chǎn)品;三聚氯氰、烯丙基胺與氨水的反應摩爾量比為1: 1: 5.5-6.5; 一種含有烯丙基取代三嗪類成碳劑的無鹵膨脹型阻燃劑的制備方法，包含以下步驟： 51. 將市售濃氨水(25%-28%)用等體積的水稀釋，然后加入烯丙基胺類攪拌形成均一溶 液，冷卻至〇-5°C; 52. 劇烈攪拌下，分批加入三聚氯氰固體，并保持整個加入過程中，反應體系溫度在10 °C以下；加料完畢后，繼續(xù)攪拌反應1-2小時；升溫至45-55°C，并保持在該溫度反應2-4小 時;升溫至85-95°C并保持在該溫度反應3-8小時;反應結束后，抽濾洗滌，干燥得到所述產(chǎn) 品；三聚氯氰、烯丙基胺與氨水的反應摩爾量比為1:1:5.5-6.5; 作為本發(fā)明的進一步技術方案，使用本方法生產(chǎn)的無鹵素膨脹型阻燃體系組合為： (1) 本發(fā)明制備的烯丙基取代三聚氰胺作為成碳劑，組合物中，成碳劑用量為20% (wt)-32% (wt)的成碳劑； (2) 聚磷酸銨，為聚合度一 00的市售產(chǎn)品，粒度為30~爪以下的聚磷酸銨，或三聚氰胺 包覆型聚磷酸銨，或蜜胺樹脂包覆型聚磷酸銨，或環(huán)氧樹脂包覆，用量為65%-75% ; (3) 改性偶聯(lián)劑，采用硅烷類物質，包括氨丙基硅酸三乙酯，三乙氧基硅丙烷。組合物 中偶聯(lián)劑的用量為1%_5%; (4) 交聯(lián)劑為2，3-二甲基二苯基丁烷，其商品名為聯(lián)枯，CAS號為1889-67-4或過氧化 二異丙苯，其商品名為DCP，CAS號為80-43-3，組合物中交聯(lián)劑用量為0.5-2%。
[0010] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果： (1) 將成碳劑與高分子樹脂共價接枝，增強相容性，改善了由于添加劑加入導致的材料 機械性能變差的問題； (2) 成碳劑與高分子樹脂接枝后，兼具了碳源和氣源的作用；不使用有機溶劑體系生 產(chǎn)，生產(chǎn)安全性提高，操作環(huán)境無毒無害； (3) 投料過程簡潔，只需控制溫度即可，不需特定的操作環(huán)節(jié)。
【具體實施方式】
[0011]下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本 發(fā)明而不限于本發(fā)明的范圍。此外，應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術 人員可以對本發(fā)明做各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所 限定的范圍。
[0012]在本發(fā)明實施例中， (1)成碳劑合成： 實施例1， 向安裝了攪拌器，固體加料器，溫度計及回流冷凝管，氣體吸收裝置的四頸燒瓶中，加 入市售濃氨水(25%-28%)及與氨水等體積的水，然后加入單烯丙基胺攪拌形成均一溶液，冷 卻至0-5°C。劇烈攪拌下，分批加入三聚氯氰固體，并保持整個加入過程中，反應體系溫度在 10°C以下;加料完畢后，繼續(xù)攪拌反應1小時;升溫至45-55°C，并保持在該溫度反應2小時； 升溫至90°C，并保持在該