專利名稱：一種新型含磷含硅阻燃劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及阻燃劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于聚烯烴電纜材料的新型含磷含硅阻燃劑及其制備方法。高分子材料常規(guī)的阻燃方法是添加各種阻燃劑進(jìn)行阻燃，但隨著對(duì)高性能、高效、 環(huán)境友好聚合物阻燃體系要求的提高，阻燃評(píng)價(jià)方法的不斷完善和更加科學(xué)，以及世界各國(guó)阻燃法規(guī)的日趨嚴(yán)格，使得傳統(tǒng)的鹵素等阻燃體系受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，開(kāi)發(fā)和使用新型環(huán)保的無(wú)鹵、低煙、低毒、適用于電纜材料的高分子阻燃體系就顯得非常必要和迫切。SPDPC雙螺環(huán)是一種結(jié)構(gòu)高度對(duì)稱的籠狀化合物，它集酸源、碳源于一身，它本身在燃燒過(guò)程中能很好的脫水成炭，同時(shí)雙螺環(huán)阻燃劑是雙官能團(tuán)的反應(yīng)型阻燃劑，可與含-OH、-NH2, -NH-等基團(tuán)的化合物反應(yīng)，得到一系列大、小分子量的聚合型膨脹型阻燃劑。DOPO及其衍生物是磷菲類環(huán)狀磷酸酯，屬于有機(jī)磷類雜環(huán)化合物，具有較高的熱穩(wěn)定性、抗氧化性和優(yōu)良的耐水性，作為反應(yīng)型和添加型阻燃劑，被廣泛應(yīng)用于環(huán)氧樹(shù)脂和工程塑料等阻燃領(lǐng)域，并且其含磷和硅元素，可以協(xié)同提高阻燃效果。氫氧化鎂阻燃劑MDH作為一種環(huán)保型的阻燃劑和抑煙劑，是未來(lái)阻燃劑市場(chǎng)的主導(dǎo)者之一，然而，MDH填充的無(wú)鹵阻燃聚烯烴電纜材料也有其缺點(diǎn)，主要是阻燃效率低，填充量較大，且抗熱變形能力差，這嚴(yán)重影響了它的使用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題而提供一種含有側(cè)基D0P0、主鏈為雙螺環(huán)結(jié)構(gòu)的新型含磷含硅阻燃劑，該阻燃劑適用于塑料、橡膠、纖維等高分子材料。本發(fā)明的另一目的是提供該新型含磷含硅阻燃劑的制備方法。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種新型含磷含硅阻燃劑，具有如下重復(fù)結(jié)構(gòu)單元
權(quán)利要求
1 種新型含磷含硅阻燃劑，其特征在于，具有如下重復(fù)結(jié)構(gòu)單元
2. 一種如權(quán)利要求1所述的新型含磷含硅阻燃劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)三氯氧磷POCl3與季戊四醇PER通過(guò)脫氯化氫反應(yīng)生成具有如下結(jié)構(gòu)式的第一中間體雙螺環(huán)SPDPC ；(2)9,10- 二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物DOPO與乙烯基甲基二甲氧基硅烷VMDMS通過(guò)加成并水解反應(yīng)生成具有如下結(jié)構(gòu)式的第二中間體含磷硅醇低聚物 D0P0-VMDMS,式中 m 為 2-4 ；(3)將第一中間體雙螺環(huán)SPDPC與第二中間體含磷硅醇低聚物D0P0-VMDMS進(jìn)行共聚， 得到新型含磷含硅阻燃劑SPDV。
3.如權(quán)利要求2所述的新型含磷含硅阻燃劑的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟(1)在反應(yīng)器中加入季戊四醇PER，在室溫和緩慢攪拌條件下，逐滴加入三氯氧磷 POCl3，攪拌1-2小時(shí)；然后緩慢升溫至80-100°C，再攪拌6_9小時(shí)直至無(wú)氯化氫氣體放出； 將混合物過(guò)濾后用氯仿和丙酮洗滌多次，然后移至真空烘箱于50-60°C下干燥至恒重，得到白色粉末狀物質(zhì)即為第一中間體雙螺環(huán)SPDPC ；其中季戊四醇PER與三氯氧磷POCl3的摩爾比為1:2-6;(2)在反應(yīng)器中分別加入D0P0、VMDMS、第一溶劑及引發(fā)劑，機(jī)械攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，逐步升溫至第一溶劑的沸點(diǎn)，保持回流10-14h ；然后加入KOH水溶液，繼續(xù)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌反應(yīng)10-14h，停止通氮?dú)猓郎刂?10-130°C，保持此溫度抽真空減壓蒸餾6-8小時(shí)， 除去未反應(yīng)的原料和水，最后降至室溫，得到常溫下粘稠的淺黃色透明固體，即為第二中間體含磷硅醇低聚物D0P0-VMDMS ；其中DOPO與VMDMS的摩爾比為1 1-1. 5，第一溶劑與
4.如權(quán)利要求3所述的新型含磷含硅阻燃劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的第一溶劑為氯仿，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈AIBN。
5.如權(quán)利要求3所述的新型含磷含硅阻燃劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中 KOH 與 DOPO 的摩爾比為 0. 01-0. 016 1。
6.如權(quán)利要求3所述的新型含磷含硅阻燃劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的第二溶劑為乙腈。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型含磷含硅阻燃劑，具有如下重復(fù)結(jié)構(gòu)單元其中，m為2-4，n為5-8。本發(fā)明還公開(kāi)了該新型含磷含硅阻燃劑的制備方法。本發(fā)明得到一種含有雙螺環(huán)結(jié)構(gòu)、DOPO側(cè)基的含磷含硅的阻燃劑，可用于聚烯烴電纜材料，使其具有非常優(yōu)異的阻燃性能。另外，與傳統(tǒng)的阻燃劑相比，本發(fā)明具有無(wú)鹵、低煙、低毒、環(huán)保等特點(diǎn)，適用于塑料、橡膠、纖維等高分子材料。
文檔編號(hào)C08K5/5435GK102492171SQ201110358330
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者吳新鋒, 李密, 李雅南, 江平開(kāi), 王立春, 霍瑞美 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)