專利名稱：一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種化學合成劑的制備方法，特別是涉及一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法。
背景技術：
火災是威脅人類社會的重大災害之一，會給社會造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。自上世紀50年代以來，以塑料、橡膠、纖維等合成材料為主的高分子材料及其制品已廣泛應用于電子電器、交通運輸、建材家具、航天航空、室內裝飾和紡織等現(xiàn)代社會的各個領域和人們的日常生活，成為社會發(fā)展不可缺少的重要材料。然而，這些高分子材料絕大多數(shù)屬于易燃或可燃物質，一旦著火，燃燒速度快，不易熄滅，有些還會產(chǎn)生濃煙和有毒氣體，不但·污染環(huán)境，還會給社會造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。近幾十年來世界上發(fā)生的火災，相當?shù)囊淮蟛糠峙c高分子材料的燃燒有關。據(jù)聯(lián)合國世界火災統(tǒng)計中心(WFSC)的不完全統(tǒng)計，進入21世紀以來，全球每年約發(fā)生火災700-800萬次，造成7-8萬人死亡，50-80萬人受傷，經(jīng)濟損失數(shù)千億美元。據(jù)我國公安部消防局《中國火災統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2000年至2010年，我國每年發(fā)生火災16-20萬起，直接經(jīng)濟損失數(shù)十億元。阻燃高分子材料具有難于點燃、離火自熄等特點，即使著火，也會減慢火焰的蔓延速度，可以防止小火發(fā)展成災難性的大火，使人們獲得更多的時間來撤離或撲滅火災，從而起到降低火災的危害的作用。因此，對高分子材料進行必要的阻燃改性研究已成為關系國計民生的重大研究課題，其中最核心的是關于阻燃劑和阻燃技術的研究。在高分子材料阻燃體系中，將兩種或兩種以上阻燃元素(鹵素、磷、氮、硅、硼等)協(xié)同使用是提高阻燃效率的一種有效途徑。其中一種方式是將兩種或者兩種以上含不同阻燃元素的阻燃劑復配使用，從而達到協(xié)同阻燃效果，該方法的協(xié)同效應表現(xiàn)明顯，易于測定，在無機阻燃劑和無機-有機復配阻燃劑的開發(fā)中應用較多。另一種方式則是在一個阻燃劑分子中同時引進兩種或者兩種以上的阻燃元素，以達到提高阻燃效果的協(xié)同效應，該方法主要應用于有機阻燃劑的開發(fā)。在有機協(xié)效阻燃劑研究開發(fā)中，由于鹵系阻燃劑的低成本和高阻燃效率，鹵系協(xié)效阻燃劑的研究備受關注。但是鹵系阻燃劑燃燒時會產(chǎn)生大量有毒腐蝕性氣體，對環(huán)境造成二次污染，因此其使用范圍受到越來越嚴格的控制。在對環(huán)保要求越來越高的今天，對環(huán)境友好同時具有較高阻燃性能的磷與其他阻燃元素的協(xié)同阻燃劑也就順理成章地成為了研究的主要方向。硼酸鹽能形成玻璃態(tài)無機膨脹涂層，促進成炭，阻礙揮發(fā)性可燃物的逸出，在高溫下脫水，因而具有吸熱、發(fā)泡及稀釋可燃物的作用。將硼、磷元素以最佳協(xié)同配比引入同一分子結構中合成有機硼磷阻燃劑可提高硼系阻燃劑的耐水解性，且阻燃性能、消煙性能優(yōu)于普通復配阻燃劑。研究結果表明硼與磷可產(chǎn)生協(xié)同效應，改善有機硼阻燃劑的耐水解穩(wěn)定性。國內學者林苗、胡曉蘭、趙雪等根據(jù)阻燃劑的協(xié)同效應，分別合成了有機硼-磷、硼-氮、硼-氮-硅阻燃劑，在有效地解決了有機硼系阻燃劑水解穩(wěn)定性差的問題的基礎上，提高了阻燃劑的阻燃性能。為了提高有機硼系阻燃劑的阻燃性能和水洗牢度，應著力研究集酸源、氣源和碳源為一體的“三位一體”有機硼系膨脹型阻燃劑，從而拓寬有機硼系阻燃劑的使用范圍。我國是硼資源豐富國家，硼系阻燃劑性能良好、毒性低、原料易得，因此應該加大硼系阻燃劑的開發(fā)力度，這不僅具有理論意義，更具現(xiàn)實意義。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法。該方法制備的阻燃劑具有較高的膨脹性和高溫成炭率，在用于環(huán)氧樹脂的阻燃改性時，較低的添加量即可使材料通過垂直燃燒UL94 V-O等級。該阻燃劑可用于多種聚合物中。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的
一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法，所述方法包括以下過程制備該阻燃劑的方法分為兩個步驟進行，第一步，采用硼酸和乙醇胺反應得到硼酸三乙醇胺酯；第二步，將得到的硼酸三乙醇胺酯溶于有機溶劑，然后與磷酸反應生成硼酸三乙醇胺酯磷酸鹽，經(jīng)過濾、洗滌、干燥處理，即得白色粉末狀磷氮硼一體膨脹型阻燃劑；
上述過程用化學反應式表示為
權利要求
1.一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下過程制備該阻燃劑的方法分為兩個步驟進行，第一步，采用硼酸和乙醇胺反應得到硼酸三乙醇胺酯；第二步，將得到的硼酸三乙醇胺酯溶于有機溶劑，然后與磷酸反應生成硼酸三乙醇胺酯磷酸鹽，經(jīng)過濾、洗滌、干燥處理，即得白色粉末狀磷氮硼一體膨脹型阻燃劑； 上述過程用化學反應式表示為
2.根據(jù)權利要求I所述的一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法，其特征在于，在第一步合成硼酸三乙醇胺酯中，硼酸和乙醇胺投料摩爾比為1:3到1:8。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法，其特征在于，在第一步合成硼酸三乙醇胺酯中，所用反應溶劑為苯、甲苯、二甲苯中的任意一種或其任意比例的混合物。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法，其特征在于，在第一步合成硼酸三乙醇胺酯中，反應溫度控制在100-200°C。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法，其特征在于，在第一步合成硼酸三乙醇胺酯中，反應時間為1-24小時。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法，其特征在于，在第二步中，所用溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙酸乙酯、丙酮、水中的任意一種或其任意比例的混合物。
7.根據(jù)權利要求I所述的一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法，其特征在于，在第二步中，反應物磷酸替換為多聚磷酸。
8.根據(jù)權利要求I所述的一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法，其特征在于，在第二步中，反應溫度為0-100°C。
9.根據(jù)權利要求I所述的一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法，其特征在于，在第二步中，干燥溫度為50-200°C。
全文摘要
一種磷氮硼一體膨脹型阻燃劑的制備方法，涉及一種化學合成劑的制備方法。制備該阻燃劑的方法分為兩個步驟進行，第一步，采用硼酸和乙醇胺在一定條件下反應得到硼酸三乙醇胺酯；第二步，將得到的硼酸三乙醇胺酯溶于有機溶劑，然后與磷酸反應生成硼酸三乙醇胺酯磷酸鹽，經(jīng)過濾、洗滌、干燥處理，即得白色粉末狀磷氮硼一體膨脹型阻燃劑。該阻燃劑具有較高的膨脹性和高溫成炭率，在用于環(huán)氧樹脂的阻燃改性時，較低的添加量即可使材料通過垂直燃燒UL94V-0等級。該阻燃劑還可用于多種聚合物中，以提高聚合物的阻燃性能。本發(fā)明生產(chǎn)條件簡單、產(chǎn)品純度及產(chǎn)率較高、后處理過程簡便。
文檔編號C08K5/55GK102898679SQ20121036841
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權日2012年9月28日
發(fā)明者梁兵, 曹俊, 王長松, 寧志高 申請人:沈陽化工大學