本發(fā)明屬于阻燃材料領(lǐng)域；具體涉及可聚合磷系阻燃劑的制備方法，以及阻燃性聚苯乙烯的制備方法。

隨著世界能源的不斷消耗，各國(guó)日益重視節(jié)能環(huán)保也日益成為各國(guó)政府關(guān)注的焦點(diǎn)之一，建筑節(jié)能是減輕環(huán)境污染，解決能源危機(jī)的重要途徑之一。降低建筑能耗的主要方式是構(gòu)筑建筑墻體外保溫體系。目前世界各國(guó)大規(guī)模應(yīng)用在建筑保溫領(lǐng)域的材料主要是可發(fā)性聚苯乙烯泡沫，擠塑聚苯乙烯泡沫，聚氨酯泡沫等產(chǎn)品。可發(fā)性聚苯乙烯泡沫由于由于具有低導(dǎo)熱系數(shù)，易成型加工，工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)備受人們的關(guān)注。然而，隨著聚苯乙烯泡沫保溫板材料使用量的增大，其易燃性也暴露出來(lái)。建筑保溫材料的防火隱患已成為嚴(yán)重的社會(huì)安全問(wèn)題。

聚苯乙烯(ps)泡沫塑料作為一種碳?xì)浠衔?，其氧指?shù)只有18，屬于易燃材料。因此在使用過(guò)程中需要使用阻燃劑。常作為聚苯乙烯阻燃劑的溴系阻燃劑，在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生有毒氣體及粉塵，對(duì)人體造成二次傷害；銻類是溴系阻燃劑的高效協(xié)效劑，但加入銻類協(xié)效劑，雖然可以減少阻燃劑的使用量，但是它的存在會(huì)使體系燃燒時(shí)生煙量更高，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生熔滴，助長(zhǎng)火勢(shì)的蔓延，而且銻類協(xié)效劑的用量較大，這不僅使產(chǎn)品成本高、透明性也差。再者，在前兩種添加方式中，阻燃劑或者阻燃劑協(xié)效劑都是以多分散相形態(tài)與聚苯乙烯形成微觀多分散系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，阻燃成分具有易分解流失，滲析，團(tuán)聚等缺點(diǎn)。所以，合成一種綠色環(huán)保，與基體相容性好的一種阻燃劑成為研究的熱點(diǎn)。

在現(xiàn)有的技術(shù)方案中，最大的缺點(diǎn)就是鹵系阻燃劑會(huì)引起二次污染，對(duì)人體造成危害。其次就是與本體的相容性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決現(xiàn)有聚苯乙烯中阻燃劑與基體相容性差，對(duì)環(huán)境危害大；而提供了可聚合磷系阻燃劑的制備方法以及阻燃性聚苯乙烯的制備方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明中可聚合磷系阻燃劑的制備方法是按下述操作進(jìn)行的：

在室溫下，將六氯環(huán)三磷腈溶于無(wú)水四氫呋喃中，攪拌，加入三乙胺；

然后冷卻至-5℃，保溫繼續(xù)攪拌20分鐘，再攪拌同時(shí)逐滴滴加丙烯酸羥乙酯的四氫呋喃溶液，保持等溫3～5小時(shí)后，攪拌同時(shí)逐滴滴加二乙胺的四氫呋喃溶液，保持等溫4h；

再加熱至20～25℃，繼續(xù)攪拌8～12小時(shí)，過(guò)濾去除沉淀物，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濾液后得到棕色粘稠液體，即得到可聚合磷系阻燃劑。

二次保持等溫的目的是使產(chǎn)物混合均勻。

進(jìn)一步地限定：整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中以200～220r/min的速率進(jìn)行攪拌。

進(jìn)一步地限定：將1g～3g六氯環(huán)三磷腈溶于160ml無(wú)水四氫呋喃中；所述丙烯酸羥乙酯的四氫呋喃溶液是由3g～5g丙烯酸羥乙酯和30ml～50ml無(wú)水四氫呋喃配置成的；所述二乙胺的四氫呋喃溶液是由3g～5g二乙胺和10ml～20ml無(wú)水四氫呋喃配置成的。

本發(fā)明中阻燃性聚苯乙烯的制備方法是通過(guò)下述步驟完成：

步驟一、將苯乙烯、偶氮二異丁腈(aibn)、上述方法制備的可聚合磷系阻燃劑一同加入到雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，擠出造粒；

步驟二、然后與納米滑石粉混配，在80～110℃條件下攪拌均勻后倒入擠塑機(jī)內(nèi)，進(jìn)行加熱混合的同時(shí)加入發(fā)泡劑，然后擠塑壓出成型；即得到阻燃性聚苯乙烯。

進(jìn)一步地限定：步驟二所述的發(fā)泡劑為戊烷、丁烷或己烷。

進(jìn)一步地限定：以重量份計(jì)，各原料的配比是：苯乙烯80～100份，可聚合磷系阻燃劑1～3份，aibn1～3份，納米滑石粉3～5份，發(fā)泡劑戊烷4～5份。

進(jìn)一步地限定：步驟一雙螺桿擠出機(jī)的擠出溫度控制在90～110℃。

進(jìn)一步地限定：步驟二中控制注塑溫度為110～130℃。

本發(fā)明中六氯環(huán)三磷腈合成的阻燃劑中氯原子被無(wú)鹵基團(tuán)取代后，不含鹵素，綠色環(huán)保，而且與三乙胺生成的磷系阻燃劑中間體與苯乙烯單體可以發(fā)生共聚反應(yīng)，這樣，不僅可以解決環(huán)保問(wèn)題，而且可以解決阻燃劑與聚苯乙烯相容性差的問(wèn)題。

本發(fā)明的可聚合磷系阻燃劑可以作為著一種反應(yīng)型的阻燃劑，在聚合物基體的相容性性好，不會(huì)發(fā)生阻燃劑的遷移，避免噴霜現(xiàn)象。

本發(fā)明的可聚合磷系阻燃劑不含鹵素，阻燃效率好，具備無(wú)鹵，低煙，低毒，高效環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，有利于可持續(xù)發(fā)展，具有良好的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的可聚合磷系阻燃劑的制備方法簡(jiǎn)單，而且條件溫和，易于控制，無(wú)需復(fù)雜的后處理工藝，便于工業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式中可聚合磷系阻燃劑的制備過(guò)程中以200r/min的速率進(jìn)行攪拌；具體是按下述操作進(jìn)行的：在室溫(25℃)下，將1g六氯環(huán)三磷腈溶于160ml無(wú)水四氫呋喃中，攪拌，加入1g三乙胺，冷卻至-5℃，繼續(xù)攪拌20分鐘，攪拌同時(shí)以40ml/min速度逐滴滴加40ml丙烯酸羥乙酯的四氫呋喃溶液，保持等溫3小時(shí)后，攪拌同時(shí)以10ml/min速度逐滴滴加10ml二乙胺的四氫呋喃溶液，保持等溫4h，加熱至20℃，繼續(xù)攪拌8小時(shí)，過(guò)濾去除沉淀物，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濾液后得到棕色粘稠液體，即得到可聚合磷系阻燃劑。

所述丙烯酸羥乙酯的四氫呋喃溶液是由3g丙烯酸羥乙酯和40ml無(wú)水四氫呋喃配置成的；所述二乙胺的四氫呋喃溶液用量為是由3g丙烯酸羥乙酯和10ml無(wú)水四氫呋喃配置成的。

本實(shí)施方式中以重量份計(jì)，各原料的配比是：苯乙烯80份，可聚合磷系阻燃劑1份，偶氮二異丁腈(aibn)1份，粒徑為20nm的納米滑石粉3份，戊烷4份。所述阻燃性聚苯乙烯的制備方法是通過(guò)下述步驟完成：

步驟一、將苯乙烯、aibn、上述方法制備的可聚合磷系阻燃劑一同加入到雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，擠出溫度控制在90℃擠出造粒；

步驟二、然后與納米滑石粉混配，在100℃條件下攪拌均勻后倒入擠塑機(jī)內(nèi)，進(jìn)行加熱混合的同時(shí)加入發(fā)泡劑，然后擠塑壓出成型,控制注塑溫度為100℃；即得到阻燃性聚苯乙烯。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式中可聚合磷系阻燃劑的制備過(guò)程中以210r/min的速率進(jìn)行攪拌；具體是按下述操作進(jìn)行的：在室溫(25℃)下，將1g六氯環(huán)三磷腈溶于160ml無(wú)水四氫呋喃中，攪拌，加入1g三乙胺，冷卻至-5℃，繼續(xù)攪拌20分鐘，攪拌同時(shí)以10ml/min速度逐滴滴加40ml丙烯酸羥乙酯的四氫呋喃溶液，保持等溫3小時(shí)后，攪拌同時(shí)以10ml/min速度逐滴滴加15ml二乙胺的四氫呋喃溶液，保持等溫4h，加熱至30℃，繼續(xù)攪拌8小時(shí)，過(guò)濾去除沉淀物，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濾液后得到棕色粘稠液體，即得到可聚合磷系阻燃劑。

所述丙烯酸羥乙酯的四氫呋喃溶液是由4g丙烯酸羥乙酯和40ml無(wú)水四氫呋喃配置成的；所述二乙胺的四氫呋喃溶液用量為是由4g丙烯酸羥乙酯和15ml無(wú)水四氫呋喃配置成的。

本實(shí)施方式中以重量份計(jì)，各原料的配比是：苯乙烯90份，可聚合磷系阻燃劑2份，偶氮二異丁腈(aibn)2份，粒徑為25nm的納米滑石粉4份，戊烷5份。所述阻燃性聚苯乙烯的制備方法是通過(guò)下述步驟完成：

步驟一、將苯乙烯、aibn、上述方法制備的可聚合磷系阻燃劑一同加入到雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，擠出溫度控制在100℃擠出造粒；

步驟二、然后與納米滑石粉混配，在100℃條件下攪拌均勻后倒入擠塑機(jī)內(nèi)，進(jìn)行加熱混合的同時(shí)加入發(fā)泡劑，然后擠塑壓出成型,控制注塑溫度為120℃；即得到阻燃性聚苯乙烯。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式中可聚合磷系阻燃劑的制備過(guò)程中以200r/min的速率進(jìn)行攪拌；具體是按下述操作進(jìn)行的：在室溫(25℃)下，將3g六氯環(huán)三磷腈溶于160ml無(wú)水四氫呋喃中，攪拌，加入5g三乙胺，冷卻至-5℃，繼續(xù)攪拌20分鐘，攪拌同時(shí)以10ml/min速度逐滴滴加50ml丙烯酸羥乙酯的四氫呋喃溶液，保持等溫3小時(shí)后，攪拌同時(shí)以10ml/min速度逐滴滴加20ml二乙胺的四氫呋喃溶液，保持等溫4h，加熱至25℃，繼續(xù)攪拌8小時(shí)，過(guò)濾去除沉淀物，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濾液后得到棕色粘稠液體，即得到可聚合磷系阻燃劑。

所述丙烯酸羥乙酯的四氫呋喃溶液是由5g丙烯酸羥乙酯和50ml無(wú)水四氫呋喃配置成的；所述二乙胺的四氫呋喃溶液用量為是由5g丙烯酸羥乙酯和20ml無(wú)水四氫呋喃配置成的。

本實(shí)施方式中以重量份計(jì)，各原料的配比是：苯乙烯100份，可聚合磷系阻燃劑3份，偶氮二異丁腈(aibn)3份，粒徑為30nm的納米滑石粉5份，戊烷5份。所述阻燃性聚苯乙烯的制備方法是通過(guò)下述步驟完成：

步驟一、將苯乙烯、aibn、上述方法制備的可聚合磷系阻燃劑一同加入到雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，擠出溫度控制在110℃擠出造粒；

步驟二、然后與納米滑石粉混配，在100℃條件下攪拌均勻后倒入擠塑機(jī)內(nèi)，進(jìn)行加熱混合的同時(shí)加入發(fā)泡劑，然后擠塑壓出成型,控制注塑溫度為130℃；即得到阻燃性聚苯乙烯。

將具體實(shí)施方式1-3制備的阻燃性聚苯乙烯進(jìn)行阻燃測(cè)試。得的結(jié)果也列于表1中。

表1燃燒性能試驗(yàn)結(jié)果

從表1中可以看出實(shí)施例1～3制備的聚苯乙烯苯板阻燃效果良好，阻燃性能等級(jí)均達(dá)到v-0級(jí)，氧指數(shù)均大于30。