本發(fā)明涉及阻燃劑，尤其涉及一種n、p、b一體的阻燃劑及其合成方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、阻燃劑作為高分子材料的重要添加劑，在塑料、涂料和木材等基體材料中得到了廣泛應(yīng)用，其主要功能是抑制火焰?zhèn)鞑ァp少火災(zāi)危害并提高材料的安全性。根據(jù)其組成成分，阻燃劑可分為鹵系阻燃劑和無鹵阻燃劑兩大類。鹵系阻燃劑以含氯或含溴化合物為主，具有阻燃效率高、與材料相容性好的優(yōu)點(diǎn)，但其燃燒過程中釋放的鹵化氫氣體和殘留的二惡英對(duì)環(huán)境和人體健康危害較大，且逐漸受到嚴(yán)格限制。

2、相比之下，無鹵阻燃劑逐漸成為研究重點(diǎn)，主要包括磷系、氮系、硼系阻燃劑及其復(fù)合體系。磷系阻燃劑通過形成炭化層實(shí)現(xiàn)阻燃，但易吸濕且與高分子材料相容性較差；氮系阻燃劑以釋放惰性氣體稀釋可燃?xì)怏w濃度來阻燃，但單一使用時(shí)效率較低，常需與磷系阻燃劑協(xié)同使用；硼系阻燃劑通過形成玻璃狀覆蓋層隔絕熱量和氧氣，同時(shí)具有抑煙、低毒的特點(diǎn)，但單一阻燃能力有限。

3、目前，多元協(xié)同阻燃體系成為阻燃技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)，通過將磷、氮、硼等組分復(fù)配利用各自的協(xié)同效應(yīng)，顯著提升阻燃效率并克服單一阻燃劑的不足。然而，傳統(tǒng)的復(fù)配阻燃劑生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本較高，阻燃效果仍有改進(jìn)空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種n、p、b一體的阻燃劑及其合成方法與應(yīng)用，具有優(yōu)異阻燃效果。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種化合物，所述化合物的結(jié)構(gòu)如式1所示：

4、式1。

5、本發(fā)明還提供了上述化合物在用作阻燃劑或制備阻燃劑中的應(yīng)用。

6、本發(fā)明還提供了一種n、p、b一體的阻燃劑的合成方法，包括以下步驟：

7、將二磷酸哌嗪、三聚氰胺和硼酸混合，進(jìn)行三階段加熱反應(yīng)，得到n、p、b一體的阻燃劑：

8、所述三階段加熱反應(yīng)包括控制以下溫度：

9、第一階段的溫度為190～220℃；

10、第二階段的溫度為220～240℃；

11、第三階段的溫度為240~260℃。

12、本發(fā)明中，二磷酸哌嗪提供磷系阻燃功能，三聚氰胺提供氮系阻燃特性，硼酸負(fù)責(zé)形成玻璃狀炭化層增強(qiáng)阻燃性能及熱穩(wěn)定性。

13、優(yōu)選的，所述二磷酸哌嗪、三聚氰胺和硼酸混合的摩爾比為1:1.5~2.5:1.5~2.5。

14、優(yōu)選的，所述三階段加熱反應(yīng)的過程中，氧氣含量低于0.5%。

15、優(yōu)選的，所述第一階段的時(shí)間為0.8~1.2h。

16、優(yōu)選的，所述第二階段的時(shí)間為0.8~1.2h。

17、優(yōu)選的，所述第三階段的時(shí)間為2~4h。

18、本發(fā)明還提供了通過上述合成方法制備得到的n、p、b一體的阻燃劑。

19、本發(fā)明還提供了一種阻燃材料，包括塑料基材和阻燃劑；

20、所述阻燃劑中含有上述化合物或上述n、p、b一體的阻燃劑。

21、本發(fā)明的有益效果：

22、本發(fā)明提供的阻燃劑將氮、磷、硼三種阻燃功能集成于同一產(chǎn)物中，各組分在燃燒過程中協(xié)同作用，形成玻璃狀炭化層并釋放惰性氣體，同時(shí)抑制煙霧生成，提高了阻燃效率和材料的熱穩(wěn)定性。

23、本發(fā)明通過一鍋反應(yīng)法在固相釜內(nèi)完成所有化學(xué)反應(yīng)，避免了傳統(tǒng)多步工藝的復(fù)雜操作，顯著簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，降低了設(shè)備投入與操作難度。反應(yīng)過程采用氮?dú)獗Ｗo(hù)，避免氧化副產(chǎn)物的生成；最終產(chǎn)物為無鹵阻燃劑，不釋放有毒氣體，符合環(huán)保要求。本發(fā)明通過優(yōu)化原料配比與反應(yīng)條件，在較低溫度下即可完成合成反應(yīng)，能耗較低；同時(shí)產(chǎn)物為固態(tài)粉末，易于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，進(jìn)一步降低了整體生產(chǎn)成本。

技術(shù)特征：

1.一種化合物，其特征在于，所述化合物的結(jié)構(gòu)如式1所示：

2.權(quán)利要求1所述的化合物在用作阻燃劑或制備阻燃劑中的應(yīng)用。

3.一種n、p、b一體的阻燃劑的合成方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述二磷酸哌嗪、三聚氰胺和硼酸混合的摩爾比為1:1.5~2.5:1.5~2.5。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述三階段加熱反應(yīng)的過程中，氧氣含量低于0.5%。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述第一階段的時(shí)間為0.8~1.2h。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述第二階段的時(shí)間為0.8~1.2h。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述第三階段的時(shí)間為2~4h。

9.通過權(quán)利要求3~8任一項(xiàng)所述的合成方法制備得到的n、p、b一體的阻燃劑。

10.一種阻燃材料，其特征在于，包括塑料基材和阻燃劑；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種N、P、B一體的阻燃劑及其合成方法與應(yīng)用，屬于阻燃劑技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的阻燃劑將氮、磷、硼三種阻燃功能集成于同一產(chǎn)物中，各組分在燃燒過程中協(xié)同作用，形成玻璃狀炭化層并釋放惰性氣體，同時(shí)抑制煙霧生成，提高了阻燃效率和材料的熱穩(wěn)定性。本發(fā)明通過一鍋反應(yīng)法在固相釜內(nèi)完成所有化學(xué)反應(yīng)，避免了傳統(tǒng)多步工藝的復(fù)雜操作，顯著簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，降低了設(shè)備投入與操作難度。反應(yīng)過程采用氮?dú)獗Ｗo(hù)，避免氧化副產(chǎn)物的生成；最終產(chǎn)物為無鹵阻燃劑，不釋放有毒氣體，符合環(huán)保要求。本發(fā)明通過優(yōu)化原料配比與反應(yīng)條件，在較低溫度下即可完成合成反應(yīng)，能耗較低；產(chǎn)物為固態(tài)粉末，易于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，進(jìn)一步降低了整體生產(chǎn)成本。

技術(shù)研發(fā)人員：馬祥偉,鐘堯,魏劍波,何紅蓮,馬超,代莉,王乙婷,王莎,李鑒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川興晶鏵科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24