【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于阻燃剂及制备，具体为一种阻燃性能和热稳定性能良好的含磷离子液体膨胀型阻燃剂的制备方法。
技术介绍
1、高分子材料的燃烧是一个复杂的物理化学变化过程。聚合物链段在受热时会分解，产生高度挥发性和可燃小分子，为燃烧提供燃料。一旦它们与氧气接触并积累至临界浓度，随着温度继续上升到燃点，就会发生点燃。当燃烧发生时，会产生大量的自由基，如ho·和h·，在气相中引发剧烈的自由基链式反应并释放出大量的热量。这些热反馈到冷凝相中的热解区，导致基材继续分解和燃烧。阻燃剂可以经过专门设计，通过其化学或物理效应来延缓或抑制燃烧。它们可以吸收热量，覆盖表面，抑制链式反应，并在燃烧过程中产生不可燃气体。根据阻燃作用的位置，其机理可分为以下两种：凝聚相阻燃机理和气相阻燃机理。凝聚相阻燃机理主要发生在聚合物的热解区。一些阻燃剂可以与聚合物或聚合物的热解产物发生反应，使它们产生更多的不易燃物质，增加燃烧后的碳残留量，减少放热。此外，阻燃剂的催化碳化导致聚合物表面形成更致密的碳层，从而提高了热稳定性。碳层有助于阻止氧气、易燃挥发性分子和热量的转移，从而降低火焰强度。气相阻燃机理主要发生在气相火焰区，它涉及释放不易燃气体以稀释燃料浓度，淬灭活性自由基以抑制链式反应，并产生水蒸气以降低聚合物表面的温度。
2、膨胀型阻燃剂(ifrs)因其环保、高效、抗滴落、低烟、低毒等优点，逐渐成为取代卤系阻燃剂的最具前景的阻燃技术之一。通常，ifr体系由酸源、炭化剂和发泡剂三部分组成。其中，最典型的ifr体系为聚磷酸铵/季戊四醇/三聚氰胺(app/per/m
技术实现思路
1、本专利技术提供一种含磷离子液体膨胀型阻燃剂的制备方法，集酸源、碳源于一体的季戊四醇磷酸酯制备可作为表面活性剂和协效阻燃剂的离子液体，并结合二维纳米材料bp的抑制效应和催化成炭作用，制备得到的阻燃剂可隔绝高分子材料与火焰区的热量和气体交换。
2、一种含磷离子液体膨胀型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)将季戊四醇磷酸酯(pepa)在50-80℃下分散于乙腈中得到pepa溶液，在氮气气氛下将磷酰二氯化合物分散于装有乙腈的四口烧瓶中得到磷酰二氯化合物溶液，将50-80℃的pepa溶液采用蠕动泵滴加到磷酰二氯化合物溶液中，80℃剧烈搅拌条件下，回流反应至无hcl气体释放，产物经冷却结晶，抽滤烘干得白色晶体；
4、(2)将步骤(1)所得产物与1-乙烯基咪唑一同溶于乙腈后加入装有磁力搅拌、回流冷凝管的三口烧瓶中，在氮气气氛下升温至70-100℃搅拌反应10-12h；
5、(3)将步骤(2)的产物过滤洗涤多次后真空干燥得含磷离子液体；
6、(4)称取0.001-0.004g自由基引发剂溶于dmf中，得到自由基引发剂溶液；
7、称取0.5-2g二维纳米黑磷超声分散于100-500mldmf中得到纳米黑磷分散液，将1-4g含磷离子液体加入上述纳米黑磷分散液中，以协助剥离过程，充分搅拌后，滴加自由基引发剂溶液，以开始含磷离子液体在bp表面的自聚合，在80-100℃下聚合反应3-5h，产物经冷冻干燥48-72h后得含磷离子液体膨胀型阻燃剂。
8、步骤(1)所述磷酰二氯化合物为甲基磷酰二氯、乙基磷酰二氯、苯基磷酰二氯、氯乙酰二氯等中的一种或两种以上的混合物。
9、步骤(1)所述季戊四醇磷酸酯与磷酰二氯化合物的摩尔比为1:1-1.7。
10、步骤(1)所述剧烈搅拌条件的转速为300-500r/min；回流反应时间为8-12h。
11、步骤(2)所述步骤(1)的产物与1-乙烯基咪唑的摩尔比为1:1-1.5。
12、步骤(3)所述真空干燥温度为70-90℃，时间为12-24h。
13、步骤(4)所述自由基引发剂是偶氮二异丁腈(aibn)、偶氮二异庚腈(avbn)、过氧化二苯甲酰(bpo)、过氧化二碳酸二异丙酯等中的一种或两种以上混合。
14、本专利技术的有益效果：
15、本专利技术首先以集酸源、碳源于一体的季戊四醇磷酸酯为原料合成可作为表面活性剂和协效阻燃剂的含磷离子液体(pbvi)，结合静电驱动自组装工艺，然后在纳米黑磷表面进行原位自由基聚合，同时，乙烯基结构的存在能够在纳米黑磷表面形成聚合的il涂层，从而比普通微分子更有效地增强bp与聚合物基质的界面相互作用，含磷il的润滑及增容作用能够在很大程度上降低熔体的黏度并改善黑磷在高分子基体中的分散，从而最大限度地发挥阻燃作用，赋予材料较好的加工性能和力学性能。
16、本专利技术所制备的含磷离子液体具有优越的热稳定性能和成炭能力，是一种理想的膨胀阻燃剂的碳源和酸源，将其作为表面活性剂和协效阻燃剂结合二维纳米材料bp的抑制效应和催化成炭作用，可以隔绝高分子材料与火焰区的热量和气体交换。
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1.一种含磷离子液体膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述含磷离子液体膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中磷酰二氯化合物为甲基磷酰二氯、乙基磷酰二氯、苯基磷酰二氯、氯乙酰二氯中的一种或两种以上混合。
3.根据权利要求1所述含磷离子液体膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中季戊四醇磷酸酯与磷酰二氯化合物的摩尔比为1:1-1.7；剧烈搅拌条件的转速为300-500r/min，回流反应时间为8-12h。
4.根据权利要求1所述含磷离子液体膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中步骤(1)的产物与1-乙烯基咪唑的摩尔比为1:1-1.5。
5.根据权利要求1所述含磷离子液体膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中真空干燥温度为70-90℃，时间为12-24h。
6.根据权利要求1所述含磷离子液体膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中自由基引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或两种以上混合。
【技术特征摘要】
1.一种含磷离子液体膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述含磷离子液体膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中磷酰二氯化合物为甲基磷酰二氯、乙基磷酰二氯、苯基磷酰二氯、氯乙酰二氯中的一种或两种以上混合。
3.根据权利要求1所述含磷离子液体膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中季戊四醇磷酸酯与磷酰二氯化合物的摩尔比为1:1-1.7；剧烈搅拌条件的转速为300-500r/min，回流反应时间为8-12h。
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