本发明专利技术提供一种透明磷-氮膨胀型高分子阻燃剂的高效合成方法及其在清漆和其它油性漆阻燃中的应用。具体是将1重量份的氮源试剂和0.5-3.0重量份的碱，加入到无水溶剂中，低温下混合搅拌均匀。随后加入0.5-4.0重量份的磷化试剂，加热回流搅拌反应6-12h。然后将反应体系冷至室温，再用稀盐酸中和反应液pH为5-7，萃取分离，收集有机相，旋干并回收有机溶剂，即得到无色透明的磷-氮高分子阻燃剂，真空干燥得到透明的淡黄色固体。将15-30％的重量比的透明阻燃剂分批加入清漆中，搅拌使其溶解混匀即成为能保持油漆机械物理性质和清漆透明效果的阻燃清漆。该阻燃剂生产过程原料便宜易得，制备方法无高温高压过程，操作简单，整个生产过程节能低耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一系列透明有机磷-氮高分子阻燃剂的合成方法及其在油性漆和清漆阻燃中的应用。
技术介绍
公共安全的首要问题之一就是火灾。随着工业化程度提高和城市化范围扩大，火灾带来的危害更为严重。在工业发达国家，已经将消防的重点从“消”向“防”倾斜，阻燃的要求正在被落实到日常生活中各种各样的材料当中。众所周知，我国目前所用的阻燃剂大部分是传统阻燃剂。传统的无机阻燃剂和卤系阻燃剂虽然阻燃效率高、适用面广，但绝大多数需要高添加量并带来较严重的金属污染，对基材的机械物理性能也有明显的不良影响。现代社会对高效阻燃剂的需求越来越显著。含磷阻燃剂相对于无机阻燃剂和卤系阻燃剂具有非常明显的优势，比如价格低廉、无毒、无金属，对基材的适用范围广等明显优势，已经成为现在阻燃剂行业的明确发展方向。磷-氮系膨胀型阻燃剂是现代发展较好的一类阻燃剂。它主要有酸源(脱水剂)，气源(含氮发泡剂)和炭源(成炭剂)三部分组成。以磷、氮、碳为主要活性元素，添加这类阻燃剂的塑料受热时，表面能生成一层均匀、致密的泡沫层。此泡沫层隔热、隔氧、抑烟，并能一定程度抑制熔滴现象，阻燃效果显著。需要强调的是，磷-氮系膨胀型阻燃剂的阻燃效果与阻燃剂的添加量有很大的关系，必须达到一定比例的添加量后才会产生较好的阻燃效果。此外，磷-氮膨胀型阻燃剂必须与高聚物类型相匹配，才能有效的对基材产生最佳的阻燃效果。由于火灾造成的直接经济损失巨大和后续的社会损失漫长，预防工作就变得更加重要和迫切。日常生活中的各个方面，都希望能够做到防患于未然的阻燃。然而，对于建筑行业和日常生活中经常使用的油性漆，目前还没有效果良好的阻燃剂。这是因为油漆主要成分是易燃的有机高分子树脂，不易阻燃。添加常规的无机阻燃剂和卤系阻燃剂会导致油漆的机械物理性能损伤，如失去光泽，耐水性差，易产生裂纹，附着力下降等。所以油漆的阻燃一直是阻燃剂领域的巨大挑战。就我们所知，在世界范围内只有几个专利技术关于油漆的阻燃。如美国专利US2012251804A1报道的是一种添加到玻璃树脂中的聚合的溴代二苯醚，这还是传统意义的卤系阻燃剂。US2013133202A1报道的是直径小于可见光的纳米阻燃颗粒添加到有机玻璃树脂中，即实现了阻燃，还保留了有机玻璃的韧性，这种玻璃特别适用于航空玻璃中。这中阻燃方法只适用于在制作玻璃时添加，对于扩大使用范围有很大的制约。而CN103073935是将常规树脂替换成磷酸化的树脂并加入成碳剂和发泡剂组成的防火涂料，该涂料在机械物理性能和对基质的保护能力等方面与传统油性漆是有差别的。众所周知，清漆一般不含颜料，透明或带有淡淡黄色，主要成分是树脂和溶剂或树脂、油和溶剂。由于清漆的透明特点，还有清漆一般含有减少紫外线照射的保护功能，在清漆层完好无损的情况下，它可有效延缓漆层的老化。也可用于固定素描画稿、水粉画稿等，起一定防氧化作用，能延长画稿的保存时间。在文物古迹的保护方面清漆更是得到广泛应用。由于清漆一般用在基材的最外层，最接近火源，清漆的阻燃显得更为重要。清漆的阻燃要在保持清漆的透明和保护作用的前提下，让阻燃剂和清漆基材合理匹配兼容。目前广普应用于油性漆和清漆的透明阻燃剂还没有报道，特别是以透明保护为目的清漆阻燃一直是急需解决的问题。本专利技术不仅可以解决油性漆的阻燃问题，更为重要的是可解决更为困难的清漆阻燃的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是发展一系列透明有机磷-氮高分子阻燃剂的合成方法及解决与油性漆兼容阻燃问题，特别是在清漆阻燃中的应用。本专利技术的应用解决了透明油性漆，特别是清漆的阻燃的难题。同时不引入任何卤素和重金属，使清漆在保持原有的透明和机械物理性能的前提下，增加其阻燃性能。这种阻燃清漆的出现，对于外表面既需原装饰颜色保持，又需要阻燃基材的再保护，提供了新的思路和方法。具体的，本专利技术涉及如下各项：1.一种透明磷-氮系膨胀型高分子阻燃剂，所述阻燃剂含有磷氮碳三种活性元素，所述阻燃剂主体通过磷化试剂、含氮碳试剂在碱催化剂的催化下在反应溶剂中反应获得。2.根据1所述的透明磷-氮系膨胀型高分子阻燃剂，其中组成成分的比例，含氮碳试剂：磷化试剂为0.2-1.5：0.2-1.2，并且化合物是无色透明高分子化合物，分子量在0.5-1万。3.根据1所述的透明磷-氮膨胀型高分子阻燃剂，其中所述含氮碳试剂包括：对苯二酚、对苯二胺、乙二醇、氨基乙醇、三聚氰胺、邻苯二胺、间苯二胺、尿素、氨基脲；所述磷化试剂包括：红磷、五氧化二磷、多聚磷酸,磷酰胺、聚磷酰胺、三氯氧磷或苯膦酰二氯；所述碱催化剂包括：乙二胺、三乙胺、二乙胺、苯胺、4-N,N-二甲基吡啶；所述的反应溶剂包括：苯、甲苯、二甲苯、氯仿、二氯甲烷、乙腈、四氢呋喃、硝基甲烷。4.根据1-3任一项所述的透明磷-氮膨胀型高分子阻燃剂，所述磷-氮系膨胀型阻燃剂的红外光谱具有以下特征吸收：3272cm-1、3207cm-1、2977cm-1、2949cm-1、2137cm-1、1601cm-1、1503cm-1、1155cm-1和1023cm-1、697cm-1；所述磷-氮系膨胀型阻燃剂的NMR具有以下特征峰：1HNMR:δ(ppm)＝7.0-7.7(m，5H)，3.61(d，2H)，2.82(m，3H)，2.67(t，3H)，1.2(m，5H)；13CNMR(ppm)，δ＝155.4，140.5，138.8，137.3，135.6，129-130(m),120.4，115.3，62.2，62.2，61.9，60.6，57.5，46.3，42.8，42.1，8.2，6.6；31PNMR(ppm)，δ＝29.4，17.5，17.1，16.9，15.5，15.2，11.3，4.8；所述磷-氮系膨胀型阻燃剂的质谱具有以下特征峰：930.0，1062.5，1992.1，2456.9，2689.2，2921.5，3153.6，3385.8，3617.8，3849.8，4081.6，6393.4。5.根据1-3任一项所述的透明磷-氮膨胀型高分子阻燃剂，其中所述阻燃剂的含磷量为8-30％，含氮量为10-38％。6.一种制备透明磷-氮膨胀型高分子阻燃剂的方法，所述方法包括步骤：a)高分子阻燃剂制备步骤，其中使含氮碳试剂溶于无水反应溶剂，低温下加入碱催化剂，搅拌均匀；b)低温快速搅拌下，将磷化试剂加入到反应液中，随后回流反应6-12h；c)将反应液冷至室温，用稀盐酸调节pH为5-7，然本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种透明磷‑氮系膨胀型高分子阻燃剂，所述阻燃剂含有磷氮碳三种活性元素，所述阻燃剂主体通过磷化试剂、含氮碳试剂在碱催化剂的催化下在反应溶剂中反应获得。
【技术特征摘要】
1.一种透明磷-氮系膨胀型高分子阻燃剂，所述阻燃剂含有磷氮碳三
种活性元素，所述阻燃剂主体通过磷化试剂、含氮碳试剂在碱催化剂的催
化下在反应溶剂中反应获得。
2.根据权利要求1所述的透明磷-氮系膨胀型高分子阻燃剂，其中组
成成分的比例，含氮碳试剂：磷化试剂为0.2-1.5：0.2-1.2，并且化合物
是无色透明高分子化合物，分子量在0.5-1万。
3.根据权利要求1所述的透明磷-氮膨胀型高分子阻燃剂，其中所述
含氮碳试剂包括：对苯二酚、对苯二胺、乙二醇、氨基乙醇、三聚氰胺、
邻苯二胺、间苯二胺、尿素、氨基脲；所述磷化试剂包括：红磷、五氧化
二磷、多聚磷酸,磷酰胺、聚磷酰胺、三氯氧磷或苯膦酰二氯；所述碱催
化剂包括：乙二胺、三乙胺、二乙胺、苯胺、4-N,N-二甲基吡啶；所述的
反应溶剂包括：苯、甲苯、二甲苯、氯仿、二氯甲烷、乙腈、四氢呋喃、
硝基甲烷。
4.根据权利要求1-3任一项所述的透明磷-氮膨胀型高分子阻燃剂，所
述磷-氮系膨胀型阻燃剂的红外光谱具有以下特征吸收：3272cm-1、
3207cm-1、2977cm-1、2949cm-1、2137cm-1、1601cm-1、1503cm-1、1155cm-1和1023cm-1、697cm-1；NMR具有以下特征峰：1HNMR:δ(ppm)＝
7.0-7.7(m，5H)，3.61(d，2H)，2.82(m，3H)，2.67(t，3H)，1.2(m，
5H)；13CNMR(ppm)，δ＝155.4，140.5，138.8，137.3，135.6，129-130
(m),120.4，115.3，62.2，62.2，61.9，60.6，57.5，46.3，42.8，42...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪志勇，胡彦斌，徐坤，高令峰，汤昊明，
申请(专利权)人：中国科学技术大学先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。