[发明专利]一种基于APP和DOPO的新型阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于APP和DOPO的新型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：S1：在弱酸性条件下水解具有环氧基团或双键基团的偶联剂；S2：在搅拌状态下的APP粉体中加入水解后的偶联剂，在100～160℃的条件下，搅拌反应1h；S3：控制S2改性后的APP料温为115～125℃，加入使用乙醇溶解的DOPO，搅拌反应3～5h。其能够提高APP的耐水性的同时控制生产成本，增大阻燃剂的适用范围。本发明还提供了一种基于APP和DOPO的新型阻燃剂，由上述基于APP和DOPO的新型阻燃剂的制备方法制备而成，具备上述优点。

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术领域，具体而言，涉及一种基于APP和DOPO的新型阻燃剂及其制备方法。

背景技术

聚磷酸铵(APP)是一种长链状含磷氮的无机聚合物。由于其具有化学稳定性好、吸湿性小、分散性优良、密度小、毒性低等优点，广泛用于阻燃塑料、橡胶、纤维等领域。但是国内外APP应用过程中存在一个共性的问题，就是APP的耐水性不佳，吸湿性较强。因此，在一些电子器件中应用时必须进行疏水改性处理。

目前，提高APP耐水性能的方法主要有：通过偶联剂对APP进行表面处理，对APP进行微胶囊化处理，利用溶胶－凝胶处理工艺对APP进行包覆改性等方法。

9，10-二氢-9氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)含有连苯环结构和菲环结构，相比于未成环的磷酸酯具有较好的热稳定性和刚性，常用于改善高分子材料的力学性能、阻燃性能和耐水解性能。

但是，单独使用DOPO软化点低，在橡塑领域使用加工范围狭窄，价格昂贵，生产成本高。

在“DOPO功能化的新型疏水聚磷酸铵的制备及在PP中的应用”中提到DOPO在150℃与三聚氰胺(MEL)反应得到具有新型结构的胺盐中间体(DOPO-MEL)；之后加入磷酸氢二铵(DAP)继续发生反应，通过原位聚合将磷杂菲基团引入到APP的分子结构中，合成了一种DOPO功能化的新型疏水有机聚磷酸铵(DOAPP)。该方法虽然也是键合了APP和DOPO，但是APP在这种反应条件下生成不完全，聚合度低。DOPO反应不易控制，对DOPO破坏极大，要到达疏水的目的很困难。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种基于APP和DOPO的新型阻燃剂的制备方法，其能够提高APP的耐水性的同时控制生产成本，增大阻燃剂的适用范围；

本发明的第二个目的在于提供一种基于APP和DOPO的新型阻燃剂，具备上述优点。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于APP和DOPO的新型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：在弱酸性条件下水解具有环氧基团或双键基团的偶联剂；

S2：在搅拌状态下的APP粉体中加入水解后的偶联剂，在100～160℃的条件下，搅拌反应1h；

S3：控制S2改性后的APP料温为115～125℃，加入使用乙醇溶解的DOPO，搅拌反应3～5h。

DOPO不仅具有较好的热稳定性和刚性，并且结构中含有活泼的P-H键，对烯烃、环氧键和羰基等极具活性，可反应生成许多衍生物。DOPO基阻燃剂在高分子材料燃烧时，可形成聚磷酸、亚磷酸、磷酸使材料表面脱水形成碳层，隔绝氧气和燃烧产生的热量向材料内部传递，实现凝聚相阻燃；同时，其在燃烧时产生难燃气体，稀释可燃气体浓度，并且产生的P·和PO·等自由基能够猝灭热解产生的高活性的H·和HO·自由基，中断燃烧的自由基反应，从而实现气相阻燃。

本发明首先在弱酸性条件水解具有环氧基团或双键基团的硅烷偶联剂，然后滴加在搅拌状态下的APP粉体中，保持搅拌的温度在100℃～160℃，搅拌反应1h。使偶联剂键合在APP的表面。然后控制料温在115℃～125℃，加入计量的使用乙醇溶解的DOPO，搅拌反应3～5h。得到DOPO键合于APP表面的新型阻燃剂。