專利名稱：耐燃劑與耐燃材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐燃材料，特別涉及其包含的耐燃劑結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
耐燃劑是合成高分子材料的重要加工助劑，其需求量?jī)H次于可塑劑。由于鹵素耐燃劑在燃燒過(guò)程中容易產(chǎn)生有毒氣體如戴奧辛(Dioxin)或呋喃(Furan)，目前歐盟已禁止使用。磷族耐燃劑比鹵素耐燃劑安全，但會(huì)導(dǎo)致河川與湖泊過(guò)氧化而危害環(huán)境。另一方面，磷族耐燃劑容易水解的特性易使材料的可靠度下降。吸熱型無(wú)機(jī)阻燃劑如氫氧化鋁或氫氧化鎂雖具環(huán)保性，但需要大量添加才能使耐燃材料具有耐燃效果。如此一來(lái)，大量添加的無(wú)機(jī)阻燃劑會(huì)降低材料本身的機(jī)械性質(zhì)而限制其用途。綜上所述，目前亟需新的耐燃劑同時(shí)具有無(wú)鹵/無(wú)磷、高效、低煙、低毒、及低添加量等性質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一實(shí)施例提供一種耐燃劑，包括氮族木質(zhì)素，該氮族木質(zhì)素是由I重量份的木質(zhì)素、0. 8至2. 4重量份的含氮化合物和0. 3至0. 9重量份的醛類于堿性條件下反應(yīng)而成。本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種耐燃材料，包括上述耐燃劑和熱固性樹脂，其中耐燃劑與熱固性樹脂的重量比介于I : 10至I : I。本發(fā)明又一實(shí)施例提供一種耐燃材料，包括上述耐燃劑和熱塑性樹脂，其中耐燃劑與熱塑性樹脂的重量比介于I : 10至I : 3。


圖I是市售磺酸鈉木質(zhì)素的IR光譜圖；圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中的磺酸鈉木質(zhì)素-三聚氰胺的IR光譜圖；圖3是市售有機(jī)溶劑型稻殼木質(zhì)素的IR光譜圖；圖4是本發(fā)明一實(shí)施例中的有機(jī)溶劑型稻殼木質(zhì)素-三聚氰胺的IR光譜圖；圖5是市售苯酚型酚化木質(zhì)素的IR光譜圖；圖6是本發(fā)明一實(shí)施例中的苯酚型酚化木質(zhì)素-三聚氰胺的IR光譜圖；圖7是市售磺酸銨木質(zhì)素的IR光譜圖；圖8是本發(fā)明一實(shí)施例中的磺酸銨木質(zhì)素-三聚氰胺的IR光譜圖；圖9是市售堿木質(zhì)素的IR光譜圖；圖10是本發(fā)明一實(shí)施例中的堿木質(zhì)素-三聚氰胺的IR光譜圖；圖11是本發(fā)明一實(shí)施例中的有機(jī)溶劑型稻殼木質(zhì)素-三聚氰胺/氰尿酸的IR光譜圖；圖12是本發(fā)明一實(shí)施例中的磺酸鈉木質(zhì)素-三聚氰胺/氰尿酸的IR光譜圖；圖13是本發(fā)明一實(shí)施例中的磺酸鈉木質(zhì)素-三聚氰胺/硼酸的IR光譜圖14是本發(fā)明一實(shí)施例中的有機(jī)溶劑型稻殼木質(zhì)素-三聚氰胺/硼酸的IR光譜圖；圖15是本發(fā)明一實(shí)施例中的苯酚型酚化木質(zhì)素-三聚氰胺/硼酸的IR光譜圖；以及圖16是本發(fā)明一實(shí)施例中的苯酚型酚化木質(zhì)素-三聚氰胺/氰尿酸的IR光譜圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明公開一系列具有阻燃效果的氮族木質(zhì)素作為耐燃劑。其組成含有碳源(成碳劑)與氮源(不燃?xì)怏w)兩大主架構(gòu)，兩者以醛類(aldehyde)形成的烷撐基(alkylene)結(jié)合；以甲醒為例,碳源與氮源兩大主架構(gòu)以亞甲基(methylene)結(jié)合。上述碳源為木質(zhì)素，種類包含市售磺酸鹽木質(zhì)素如磺酸鈉木質(zhì)素、磺酸鈣木質(zhì)素、磺酸銨木質(zhì)素或上述的組合，堿木質(zhì)素，有機(jī)溶劑型木質(zhì)素如稻殼木質(zhì)素、稻桿木質(zhì)素、竹子木質(zhì)素、樟木木質(zhì)素、松木木質(zhì)素、檜木木質(zhì)素、或上述的組合，酚化改質(zhì)木質(zhì)素如苯酚型木質(zhì)素、苯二酚 (Catechol)型木質(zhì)素、雙酚(Bisphenol)型木質(zhì)素或上述的組合，或上述多種木質(zhì)素的組合。上述氮源為含氮化合物如雙氰胺(Dicyandiamide，DICY)、含氮雜環(huán)類化合物、酰胺類化合物或上述的組合。上述含氮雜環(huán)類化合物可為三嗪類化合物、二唑類化合物或單氮雜環(huán)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，三嗪類化合物可為三聚氰胺(Melamine)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，二唑類化合物可為卩比唑(Pyrazole)、咪唑(Imidazole)、或上述的組合。在本發(fā)明一實(shí)施例中，單氮雜環(huán)可為卩比咯(pyrrole)、卩引哚(indole)、噻唑(thiazole)、異噻唑(isothiazole)、惡唑(oxazole)、異惡唑(isoxazole)、苯并喔唑(benzothiazole)、苯并惡唑(benzoxazole)或上述的組合。上述酰胺類化合物可為尿素(Urea)、硫代尿素(Thiourea)或上述的組合。醛類可為Ch2的醛類或CV6的醛類。在本發(fā)明一實(shí)施例中，醛類為甲醛。上述的氮族木質(zhì)素是由I重量份的木質(zhì)素、0. 8至2. 4重量份的含氮化合物和0. 3至0. 9重量份的醛類于堿性條件下反應(yīng)而成。若含氮化合物的用量過(guò)高，可能造成過(guò)多未反應(yīng)的含氮化合物存在。若含氮化合物的用量過(guò)低，可能因?yàn)榉磻?yīng)性不足而影響產(chǎn)物的耐燃特性。若醛類的用量過(guò)高，可能造成醛類先與木質(zhì)素反應(yīng)而減少其本身可反應(yīng)的端點(diǎn)。若醛類的用量過(guò)低，可能導(dǎo)致過(guò)多未反應(yīng)的含氮化合物存在造成反應(yīng)性不足而影響產(chǎn)物的耐燃特性。在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述的堿性反應(yīng)條件是PH 8-11。若反應(yīng)條件的pH值過(guò)高，可能使得醒類發(fā)生自聚反應(yīng)(Cannizzaro reaction)而降低溶液中醒類的濃度。若反應(yīng)條件的PH值過(guò)低，可能導(dǎo)致未反應(yīng)木質(zhì)素?zé)o法溶解而不易反應(yīng)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述反應(yīng)溫度約介于70°C至90°C，反應(yīng)時(shí)間約介于3小時(shí)至4小時(shí)。若反應(yīng)溫度過(guò)高，容易造成醛類揮發(fā)而減低溶液中醛類濃度。若反應(yīng)溫度過(guò)低，可能導(dǎo)致反應(yīng)不完全。若反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，則同樣可能使得反應(yīng)不完全。以木質(zhì)素、三聚氰胺、及甲醛的反應(yīng)為例，其反應(yīng)式如式I所示。
權(quán)利要求
1.一種耐燃劑，包括 一氮族木質(zhì)素，是由I重量份的木質(zhì)素、0. 8至2. 4重量份的含氮化合物和0. 3至0. 9重量份的醛類于堿性條件下反應(yīng)而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐燃劑，其中該木質(zhì)素包括磺酸鹽木質(zhì)素、堿木質(zhì)素、有機(jī)溶劑型木質(zhì)素、酚化改質(zhì)木質(zhì)素或上述的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐燃劑，其中該有機(jī)溶劑型木質(zhì)素包括有機(jī)溶劑型稻殼木質(zhì)素。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐燃劑，其中該含氮化合物包括雙氰胺、含氮雜環(huán)類化合物、酰胺類化合物或上述的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐燃劑，其中該含氮雜環(huán)類化合物包括三嗪類化合物、二唑類化合物或單氮雜環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐燃劑，其中該三嗪類化合物包括三聚氰胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐燃劑，其中該二唑類化合物包括吡唑、咪唑或上述的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐燃劑，其中該單氮雜環(huán)包括吡咯、吲哚、噻唑、異噻唑、惡唑、異惡唑、苯并噻唑、苯并惡唑或上述的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐燃劑，其中該酰胺類化合物包括尿素、硫代尿素或上述的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐燃劑，其中該醛類包括Ch2的醛類。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐燃劑，還包括0.8至2. 4重量份的酸類，且該酸類包括硼酸、磷酸、氰尿酸或上述的組合。
12.—種耐燃材料，包括 根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐燃劑；以及 一熱固性樹脂， 其中該耐燃劑與該熱固性樹脂的重量比介于I : 10至I : I。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的耐燃材料，其中該熱固性樹脂包括環(huán)氧樹脂。
14.一種耐燃材料,包括 根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐燃劑；以及 一熱塑性樹脂， 其中該耐燃劑與該熱塑性樹脂的重量比介于I : 10至I : 3。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的耐燃材料，其中該熱塑性樹脂包括聚酰胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及耐燃劑與耐燃材料，該耐燃劑包括氮族木質(zhì)素，是由1重量份的木質(zhì)素、0.8至2.4重量份的含氮化合物、及0.3至0.9重量份的醛類在堿性條件下反應(yīng)而成。上述耐燃劑可添加至熱塑性樹脂或熱固性樹脂，以形成耐燃材料。
文檔編號(hào)C08L77/00GK102757567SQ20111015214
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者劉恩男, 林永展, 謝承翰 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院