新材料及其应用

本发明提供了一种新型高含氮量超支化三嗪系成炭剂及其制备方法和阻燃复合材料，采用三段升温法，在-10~10℃向反应釜中加入三聚氯氰与丙酮，然后缓慢加入二乙醇胺，搅拌2~4h；升温至40~60℃，滴加二乙烯三胺及碳酸钠水溶液，搅拌4~8h；升温至90~110℃，滴加二乙烯三胺及碳酸钠水溶液，搅拌5~9h，冷却后，抽滤、洗涤、干燥和粉碎后即得到成炭剂。本发明成炭剂优点在于无毒、成本低、热稳定性高、不易水解、对阻燃基体的力学性能损伤小等，可用于聚丙烯(PP)、尼龙-66(PA-66)、聚乙烯(PE)等材料的阻燃成炭剂，易于批量生产。将新型高含氮量超支化三嗪成炭剂与聚磷酸铵以1∶1比例复配成新型的膨胀阻燃剂（IFR），然后将IFR添加到聚丙烯(PP)中采用熔融共混工艺制备阻燃复合材料，具有良好阻燃效果。

1.电子电器阻燃防护：该成炭剂适用于电路板、电缆绝缘层等电子元器件的阻燃处理，其高含氮特性可显著提升复合材料的成炭率和氧指数，有效抑制短路引发的火焰蔓延，满足UL94 V-0级阻燃标准。

2.交通运输轻量化防火：可用于新能源汽车电池包壳体、高铁内饰材料等场景，通过与聚丙烯、环氧树脂等基体复合，在减轻重量的同时实现低烟、无卤阻燃，符合EN45545等交通领域防火规范。

三聚氯氰(CYC)有一个碳氮相间的稳定的杂环，杂环上三个氯原子的活性不同。第一个氯原子在-10～10℃即可发生取代反应，第二个氯原子在40～60℃时可发生反应，最后一个氯原子在90～110℃时才能发生取代反应。利用此特性采用三段升温法制备的超支化三嗪系膨胀型阻燃成炭剂具有无毒、成本低、热稳定性高、不易水解、对阻燃基体的力学性能损伤小等优点。同时，该成炭剂富含有氮元素，受热时可以释放出气体，吹胀本身生成的碳化物，形成泡沫炭层，增强阻燃效果。本发明成炭剂可用于聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等材料的阻燃成炭剂，合成工艺简便易于批量生产。