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一种反应型磷氮硼协效阻燃剂及其制备方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-10-07 13:18:45

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 涂媛 | 2023-10-07 13:18:45

本发明涉及阻燃剂及其制备领域,尤其是涉及一种反应型磷氮硼协效阻燃剂及其制备方法。该阻燃剂的制备方法是先将一定摩尔比的多聚甲醛和亚磷酸与溶剂一起加入到反应装置中,加热至30~50℃搅拌1~3h,取一定摩尔的二乙醇胺硼酸酯以相应溶剂溶解后加入到反应装置中,加热至70~120℃继续反应2~8h;另取相应摩尔的尿素加入反应装置中,加热至回流温度并保持反应1~5h;减压蒸馏去除溶剂,洗涤提纯并干燥,得到该阻燃剂。所制得的阻燃剂具有反应活性,阻燃效果显著、用量少、成炭性好。硼元素的引入既提供了阻燃性能,又能赋予阻燃剂抑烟性能。该阻燃剂具有活性基团,整理工艺简单无毒害,所得织物无甲醛释放,且具有一定的洗涤耐久性。

硼系阻燃剂是最早使用的阻燃剂之一,其特点为热稳定性好,毒性低,无腐蚀,消烟,与其它阻燃剂复配效果好,添加后明显减少材料燃烧烟浓度,以其优异的特性广泛应用于各种聚合物材料及防火涂料中。由于硼系阻燃剂中无卤素存在、较强的抑烟性能以及高效的阻燃性,而逐渐成为了无卤阻燃剂的主要发展方向之一。硼化合物可能会通过形成玻璃状的纤维网而抑制可燃气体的传递,促进高分子碳链分解,产生紧密的炭层,有机硼酸在受热之后会脱水成环,形成环硼氧烷网络结构,进一步燃烧形成热稳定性更好的碳氧化硼碳化物,形成更多的残炭阻隔热量传递。另外,硼元素与磷元素可以形成配位键,可以作为协效型阻燃剂使用,而且硼元素具有抑烟特性,但是硼化合物易溶于水,导致其耐久性差,含硼量越高,阻燃效果越好,但其遇水不稳定,应用范围受到限制。因此,提高阻燃剂耐久性和阻燃效率,降低烟释放量仍是目前阻燃剂研究的突破方向。

依据相关研究表明,在火灾发生过程中,超过70%的死者均是由于吸入了材料燃烧时所释放的毒烟气体。一般的阻燃剂通常都含有卤素及磷元素,部分产品尤于其自身所含有的毒性,以及制造、燃烧时存在有毒气体而被严禁使用。开发无毒,抑烟,高效,耐久的阻燃剂成为目前产业和学术的重要研究方向。近年来,含有磷和氮元素的阻燃剂在学术和产业领域发展较快,把磷和氮元素结合使用,可以发挥很好的阻燃效果。虽然较卤系阻燃剂而言,磷氮协效阻燃剂本身的毒性大幅度减少,但烟释放量较大,阻燃剂添加量大等问题仍有待解决。

硼系阻燃剂是最早使用的阻燃剂之一,其特点为热稳定性好,毒性低,无腐蚀,消烟,与其它阻燃剂复配效果好,添加后明显减少材料燃烧烟浓度,以其优异的特性广泛应用于各种聚合物材料及防火涂料中。由于硼系阻燃剂中无卤素存在、较强的抑烟性能以及高效的阻燃性,而逐渐成为了无卤阻燃剂的主要发展方向之一。硼化合物可能会通过形成玻璃状的纤维网而抑制可燃气体的传递,促进高分子碳链分解,产生紧密的炭层,有机硼酸在受热之后会脱水成环,形成环硼氧烷网络结构,进一步燃烧形成热稳定性更好的碳氧化硼碳化物,形成更多的残炭阻隔热量传递。另外,硼元素与磷元素可以形成配位键,可以作为协效型阻燃剂使用,而且硼元素具有抑烟特性,但是硼化合物易溶于水,导致其耐久性差,含硼量越高,阻燃效果越好,但其遇水不稳定,应用范围受到限制。因此,提高阻燃剂耐久性和阻燃效率,降低烟释放量仍是目前阻燃剂研究的突破方向。

此技术是青岛大学董朝研发,红青岛大学,位于山东省青岛市。培养高等学历人才,促进科技文化发展。

与现有技术相比,本发明的优点和效果是:

(1)本发明提供的一种反应型磷氮硼协效阻燃剂作为一种新型的反应型阻燃剂,通过引入磷氮硼三元素协效实现了阻燃剂的低烟,低毒,高效阻燃;

(2)本发明提供的一种反应型磷氮硼协效阻燃剂制备方法具有合成工艺简单,条件温和,无甲醛释放,绿色环保,产物纯度高等优点;

(3)本发明提供的一种反应型磷氮硼协效阻燃剂中的‑P=O(O‑NH4+)基团,作为反应基团有效的提高了阻燃剂的耐水洗性能,使得该阻燃剂在应用时具有较好的耐久性;

(4)本发明提供的一种反应型磷氮硼协效阻燃剂在磷氮系阻燃剂中引入硼元素,硼元素本身的抑烟性则能在保证阻燃性的同时降低织物的生烟量,显著提高了抑烟效率,阻燃效果显著、用量少、成炭性好,可用于天然纤维素和再生纤维素织物的阻燃整理,且白度和手感几乎不受影响。

技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,此项技术想尽快落地保定,希望具备此项技术研发的技术方,能够尽快承接此项目。