[go: up one dir, main page]

CN107118388A - 一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂及其制备方法 - Google Patents

一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107118388A
CN107118388A CN201710332394.4A CN201710332394A CN107118388A CN 107118388 A CN107118388 A CN 107118388A CN 201710332394 A CN201710332394 A CN 201710332394A CN 107118388 A CN107118388 A CN 107118388A
Authority
CN
China
Prior art keywords
melamine
nucleotide
flame retardant
solution
minutes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710332394.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107118388B (zh
Inventor
陈怡茵
江赛华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201710332394.4A priority Critical patent/CN107118388B/zh
Publication of CN107118388A publication Critical patent/CN107118388A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107118388B publication Critical patent/CN107118388B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3467—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having more than two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3477—Six-membered rings
    • C08K5/3492—Triazines
    • C08K5/34928—Salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D251/00—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings
    • C07D251/02—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings
    • C07D251/12—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D251/26—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hetero atoms directly attached to ring carbon atoms
    • C07D251/40—Nitrogen atoms
    • C07D251/54—Three nitrogen atoms
    • C07D251/56—Preparation of melamine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H1/00—Processes for the preparation of sugar derivatives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H19/00—Compounds containing a hetero ring sharing one ring hetero atom with a saccharide radical; Nucleosides; Mononucleotides; Anhydro-derivatives thereof
    • C07H19/02—Compounds containing a hetero ring sharing one ring hetero atom with a saccharide radical; Nucleosides; Mononucleotides; Anhydro-derivatives thereof sharing nitrogen
    • C07H19/04—Heterocyclic radicals containing only nitrogen atoms as ring hetero atom
    • C07H19/16—Purine radicals
    • C07H19/20—Purine radicals with the saccharide radical esterified by phosphoric or polyphosphoric acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H21/00—Compounds containing two or more mononucleotide units having separate phosphate or polyphosphate groups linked by saccharide radicals of nucleoside groups, e.g. nucleic acids
    • C07H21/02—Compounds containing two or more mononucleotide units having separate phosphate or polyphosphate groups linked by saccharide radicals of nucleoside groups, e.g. nucleic acids with ribosyl as saccharide radical
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H21/00—Compounds containing two or more mononucleotide units having separate phosphate or polyphosphate groups linked by saccharide radicals of nucleoside groups, e.g. nucleic acids
    • C07H21/04—Compounds containing two or more mononucleotide units having separate phosphate or polyphosphate groups linked by saccharide radicals of nucleoside groups, e.g. nucleic acids with deoxyribosyl as saccharide radical

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Fireproofing Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂及其制备方法。该方法将三聚氰胺和核苷酸进行反应，通过化学方法在分子水平上将核苷酸和三聚氰胺相结合成盐，生成含有阻燃元素的三聚氰胺核苷酸盐，制备出一种可降解无卤生物质基阻燃剂。本发明选择来源广泛、绿色环保且可再生的生物质高分子——核苷酸作为原料，能有效避免传统阻燃剂主要来源石油等不可再生资源的问题，对生态环境友好。同时，本发明的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂具有良好的高温成炭性能，应用于包括聚乳酸、聚ε‑己内酯或聚丁二酸丁二醇酯在内的生物可降解聚合物材料中，得到的复合材料显示出显著改善的阻燃性能。

Description

一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂及其制备方法
技术领域
本发明属于阻燃剂设计和制备技术领域，具体涉及一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂及其制备方法。
背景技术
卤素阻燃剂一直以来都是我们最为常用的阻燃剂，但由于它在燃烧过程中会释放有毒、腐蚀性气体，被很多国家严令禁止使用。最近膨胀型阻燃剂因其高效、低毒等特点开始在很多领域逐渐取代卤素阻燃剂，成为现今阻燃方面研究与应用的热点。膨胀型阻燃剂有三个基本要素，即酸源、碳源和气源。酸源又称脱水剂或炭化促进剂；碳源也叫成炭剂，是形成泡沫炭化层的基础；气源也叫发泡源，主要为含氮化合物。膨胀型阻燃剂的阻燃作用主要依靠在材料表面形成多孔泡沫焦炭层，炭层阻燃性质主要体现在：使热难于穿透凝聚相，阻止氧气进入燃烧区域，阻止降解生成的气态或液态产物溢出材料表面。传统的膨胀型阻燃剂主要来源于石油基化合物。随着经济和工业发展，石油等不可再生资源过度消耗导致出现了全世界都要共同面对的石油危机，资源匮乏，限制了膨胀型阻燃剂的应用。此外石油基的阻燃剂和材料，它们多数不能够短期内被生物降解，从而带来了一系列的环境问题。因此，研发一种非石油基且生物可降解的的阻燃剂是十分必要的，这也将会成为未来很长一段时间对于阻燃剂研究的热点。
生物质材料来源绿色，是一种可再生资源，能够解决石油资源紧缺而限制阻燃剂的生产制造问题并且对环境友好，不会污染环境，十分符合当今国际社会所提倡的可持续发展战略。中国专利号CN101665588A公开了一种生物可降解阻燃材料，是以淀粉和壳聚糖为主要成分，以红磷为阻燃助剂，淀粉/壳聚糖提供大量碳源，壳聚糖中自身含有氮元素，当加入酸源红磷后，有效改善了生物可降解材料的阻燃性能，扩展了可降解复合材料使用范围，使其有更加广阔的应用领域；中国专利号CN104693483A提供了一种高分散性三聚氰胺聚磷酸盐阻燃剂的制备方法，该方法在工业磷酸中加入一定量的三聚氰胺，并将一定量的三聚氰胺与含硅分散剂混合，最后得到三聚氰胺聚磷酸盐阻燃剂，本方法制得的三聚氰胺聚磷酸盐在塑料、树脂等制品的加工过程中分散性良好，阻燃性能突出。由此可见，如何利用储量丰富的生物质材料代替石油基材料，将其与阻燃技术相结合进而制备生物质基阻燃剂，是阻燃领域具有广阔发展前景的方向之一。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种三聚氰胺核苷酸阻燃剂。
本发明的目的还在于提供所述的一种三聚氰胺核苷酸阻燃剂的制备方法。该方法将三聚氰胺和核苷酸进行反应，通过化学方法在分子水平上将天然高分子基阻燃剂(核苷酸)和三聚氰胺相结合成盐，生成含有阻燃元素的三聚氰胺核苷酸盐，制备出一种可降解无卤生物质基阻燃剂。
本发明的目的通过如下技术方案实现。
一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将三聚氰胺溶于水中，加热搅拌，得到三聚氰胺溶液；
(2)将核苷酸溶于水中，室温下搅拌，得到核苷酸溶液；
(3)将配制好的核苷酸溶液逐滴加入到三聚氰胺溶液中，滴加完毕后，加热搅拌下进行反应；
(4)反应结束后，反应混合物冷却至室温，离心，沉淀物转入真空干燥箱中干燥，得到所述的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
进一步地，步骤(1)中，所述三聚氰胺与水的质量比为1:20～30。
进一步地，步骤(1)中，所述加热搅拌是在80～100℃搅拌30～50min。
进一步地，步骤(2)中，所述核苷酸包括三磷酸腺苷、二磷酸腺苷、脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。
进一步地，步骤(2)中，所述核苷酸与水的质量比为1:15～25。
进一步地，步骤(2)中，所述搅拌的时间为20～40min。
进一步地，步骤(3)中，所述核苷酸溶液与三聚氰胺溶液的量按三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为3～5:1进行滴加混合。
进一步地，步骤(3)中，控制核苷酸溶液在20～30min内滴加完毕。
进一步地，步骤(3)中，所述反应是在80～100℃反应1～1.5小时。
进一步地，步骤(3)中，所述反应的合成路线如下：
式中，K代表核苷酸结构中除磷酸基团以外的部分。
进一步地，步骤(4)中，所述离心是在6000～8000r/min离心8～10min。
进一步地，步骤(4)中，所述离心的次数为3～5次。
进一步地，步骤(4)中，所述干燥是在80℃干燥24小时。
由上述任一项所述的制备方法制得的一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明针对当下传统阻燃剂主要来源于不可再生的石油基材料、不利于可持续发展的不足，选择来源广泛、绿色环保且可再生的生物质高分子材料——核苷酸代替传统石油基原料来制备阻燃剂，不仅能有效避免传统阻燃剂主要来源石油等不可再生资源的问题，同时选用的高分子材料——核苷酸属于生物质材料，对生态环境友好；
(2)本发明利用三聚氰胺在膨胀阻燃体系中所发挥的气源作用，将三聚氰胺与含磷元素和多元醇结构的核苷酸相结合，制备出含磷、氮、多元醇结构，并且集气源、酸源、碳源于一体的生物质基阻燃剂；
(3)本发明的阻燃剂为生物可降解的物质，为无卤生物质基阻燃剂，具有良好的高温成炭性能，应用于聚乳酸(PLA)、聚ε-己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等生物可降解聚合物材料中，得到的复合材料显示出显著改善的阻燃性能，具有优异的阻燃性能。
附图说明
图1为实施例17的聚己内酯-三聚氰胺核苷酸盐(C3H6N6/ATP-PCL)复合材料的热重曲线图；
图2a、图2b、图2c和图2d为实施例17的30％聚己内酯-三聚氰胺核苷酸盐(30％C3H6N6/ATP-PCL)复合材料分别在不同放大倍数下的炭渣扫描电子显微镜图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明技术方案作进一步详细的说明，并且把核苷酸具体拓展为三磷酸腺苷、二磷酸腺苷、脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸，但不限于以下实施例。
以下实施例中的份数，除特别说明外，是指重量份数和重量百分比。
实施例1
(1)将3.8g三聚氰胺溶于100ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在95℃下搅拌30分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将5.1g三磷酸腺苷溶于100ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌30分钟，使之完全溶解，得到三磷酸腺苷溶液，待用；
(3)将上述所得三磷酸腺苷溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4.1:1)，在30分钟内加完，并在95℃下搅拌反应1小时；
具体化学反应合成路线如下：
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在7000r/min转速下离心9分钟，并重复3次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚乳酸按3:7的质量比，通过溶液共混的方法常温混合得到复合材料。纯聚乳酸垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别，阻燃性能改善。
实施例2
(1)将2.5g三聚氰胺溶于75ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在95℃下搅拌30分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将4.3g二磷酸腺苷溶于100ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌30分钟，使之完全溶解，得到二磷酸腺苷溶液，待用；
(3)将上述所得二磷酸腺苷溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4:1)，在30分钟内加完，并在95℃下搅拌反应1小时；
具体反应合成路线如下：
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在7000r/min转速下离心9分钟，并重复3次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚乳酸按3:7的质量比，通过溶液共混的方法常温混合得到复合材料。纯聚乳酸垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别，阻燃性能改善。
实施例3
(1)将4.1g三聚氰胺溶于100ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在95℃下搅拌30分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将10.5g核糖核酸溶于200ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌30分钟，使之完全溶解，得到核糖核酸溶液，待用；
(3)将上述所得核糖核酸溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4.1:1)，在30分钟内加完，并在95℃下搅拌反应1小时；
具体化学合成路线如下：
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在7000r/min转速下离心9分钟，并重复3次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚乳酸按3:7的质量比，通过溶液共混的方法常温混合得到复合材料。纯聚乳酸垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别，阻燃性能改善。
实施例4
(1)将4.1g三聚氰胺溶于100ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在95℃下搅拌30分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将10.0g脱氧核糖核酸溶于200ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌30分钟，使之完全溶解，得到脱氧核糖核酸溶液，待用；
(3)将上述所得脱氧核糖核酸溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4.1:1)，在30分钟内加完，并在95℃下搅拌反应1小时；
具体化学反应合成路线如下：
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在7000r/min转速下离心9分钟，并重复3次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚乳酸按3:7的质量比，通过溶液共混的方法常温混合得到复合材料。纯聚乳酸垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别，阻燃性能改善。
实施例5
(1)将5.7g三聚氰胺溶于150ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在100℃下搅拌40分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将7.7g三磷酸腺苷溶于150ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌30分钟，使之完全溶解，得到三磷酸腺苷溶液，待用；
(3)将上述所得三磷酸腺苷溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4.1:1)，在30分钟内加完，并在100℃下搅拌反应1.5小时；
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在6000r/min转速下离心10分钟，并重复4次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚乳酸按3:7的质量比，通过溶液共混的方法常温混合得到复合材料。纯聚乳酸垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别，阻燃性能改善。
实施例6
(1)将2.0g三聚氰胺溶于60ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在90℃下搅拌40分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将3.4g二磷酸腺苷溶于80ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌20分钟，使之完全溶解，得到二磷酸腺苷溶液，待用；
(3)将上述所得二磷酸腺苷溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4:1)，在20分钟内加完，并在90℃下搅拌反应1小时；
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在6000r/min转速下离心8分钟，并重复3次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚乳酸按3:7的质量比，通过溶液共混的方法常温混合得到复合材料。纯聚乳酸垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别，阻燃性能改善。
实施例7
(1)将2.1g三聚氰胺溶于50ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在80℃下搅拌35分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将5.3g核糖核酸溶于100ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌20分钟，使之完全溶解，得到核糖核酸溶液，待用；
(3)将上述所得核糖核酸溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4.1:1)，在25分钟内加完，并在80℃下搅拌反应1小时；
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在8000r/min转速下离心10分钟，并重复2次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚乳酸按3:7的质量比，通过溶液共混的方法常温混合得到复合材料。纯聚乳酸垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别，阻燃性能改善。
实施例8
(1)将4.9g三聚氰胺溶于120ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在85℃下搅拌50分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将12.0g脱氧核糖核酸溶于240ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌40分钟，使之完全溶解，得到脱氧核糖核酸溶液，待用；
(3)将上述所得脱氧核糖核酸溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4.1:1)，在30分钟内加完，并在85℃下搅拌反应1.5小时；
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在6000r/min转速下离心8分钟，并重复4次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚乳酸按3:7的质量比，通过溶液共混的方法常温混合得到复合材料。纯聚乳酸垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别，阻燃性能改善。
实施例9
(1)将5.7g三聚氰胺溶于150ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在100℃下搅拌40分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将7.7g三磷酸腺苷溶于150ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌30分钟，使之完全溶解，得到三磷酸腺苷溶液，待用；
(3)将上述所得三磷酸腺苷溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4.1:1)，在30分钟内加完，并在100℃下搅拌反应1.5小时；
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在6000r/min转速下离心10分钟，并重复4次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚丁二酸丁二醇酯按3:7的质量比，通过溶液共混的方法常温混合得到复合材料。纯聚丁二酸丁二醇垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别，阻燃性能改善。
实施例10
(1)将2.0g三聚氰胺溶于60ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在90℃下搅拌40分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将3.4g二磷酸腺苷溶于80ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌20分钟，使之完全溶解，得到二磷酸腺苷溶液，待用；
(3)将上述所得二磷酸腺苷溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4.1:1)，在20分钟内加完，并在90℃下搅拌反应1小时；
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在6000r/min转速下离心8分钟，并重复3次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚丁二酸丁二醇酯按3:7的质量比，通过溶液共混的方法常温混合得到复合材料。纯聚丁二酸丁二醇垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别，阻燃性能改善。
实施例11
(1)将2.1g三聚氰胺溶于50ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在80℃下搅拌35分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将5.3g核糖核酸溶于100ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌20分钟，使之完全溶解，得到核糖核酸溶液，待用；
(3)将上述所得核糖核酸溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4.1:1)，在25分钟内加完，并在80℃下搅拌反应1小时；
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在8000r/min转速下离心10分钟，并重复2次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚丁二酸丁二醇酯按3:7的质量比，通过溶液共混的方法常温混合得到复合材料。纯聚丁二酸丁二醇垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别，阻燃性能改善。
实施例12
(1)将4.9g三聚氰胺溶于120ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在85℃下搅拌50分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将12.0g脱氧核糖核酸溶于240ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌40分钟，使之完全溶解，得到脱氧核糖核酸溶液，待用；
(3)将上述所得脱氧核糖核酸溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4.1:1)，在30分钟内加完，并在85℃下搅拌反应1.5小时；
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在6000r/min转速下离心8分钟，并重复4次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚丁二酸丁二醇酯按3:7的质量比，通过溶液共混的方法常温混合得到复合材料。纯聚丁二酸丁二醇垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别，阻燃性能改善。
实施例13
(1)将5.7g三聚氰胺溶于150ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在100℃下搅拌40分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将7.7g三磷酸腺苷溶于150ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌30分钟，使之完全溶解，得到三磷酸腺苷溶液，待用；
(3)将上述所得三磷酸腺苷溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4.1:1)，在30分钟内加完，并在100℃下搅拌反应1.5小时；
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在6000r/min转速下离心10分钟，并重复4次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚己内酯按3:7的质量比，通过熔融共混的方法混合得到复合材料，混合时间6min，温度为80℃。纯聚己内酯垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别，阻燃性能改善。
实施例14
(1)将2.0g三聚氰胺溶于60ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在90℃下搅拌40分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将3.4g二磷酸腺苷溶于80ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌20分钟，使之完全溶解，得到二磷酸腺苷溶液，待用；
(3)将上述所得二磷酸腺苷溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4.1:1)，在20分钟内加完，并在90℃下搅拌反应1小时；
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在6000r/min转速下离心8分钟，并重复3次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚己内酯按3:7的质量比，通过熔融共混的方法混合得到复合材料，混合时间6min，温度为80℃。纯聚己内酯垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别，阻燃性能改善。
实施例15
(1)将2.1g三聚氰胺溶于50ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在80℃下搅拌35分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将5.3g核糖核酸溶于100ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌20分钟，使之完全溶解，得到核糖核酸溶液，待用；
(3)将上述所得核糖核酸溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4.1:1)，在25分钟内加完，并在80℃下搅拌反应1小时；
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在8000r/min转速下离心10分钟，并重复2次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚己内酯按3:7的质量比，通过熔融共混的方法混合得到复合材料，混合时间6min，温度为80℃。纯聚己内酯垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别，阻燃性能改善。
实施例16
(1)将4.9g三聚氰胺溶于120ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在85℃下搅拌50分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将12.0g脱氧核糖核酸溶于240ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌40分钟，使之完全溶解，得到脱氧核糖核酸溶液，待用；
(3)将上述所得脱氧核糖核酸溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4.1:1)，在30分钟内加完，并在85℃下搅拌反应1.5小时；
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在6000r/min转速下离心8分钟，并重复4次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚己内酯按3:7的质量比，通过熔融共混的方法混合得到复合材料，混合时间6min，温度为80℃。纯聚己内酯垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别，阻燃性能改善。
实施例17
(1)将4.6g三聚氰胺溶于120ml水中，用集热式恒温加热磁力搅拌器在95℃下搅拌30分钟，使之完全溶解，得到三聚氰胺溶液，待用；
(2)将6.1g三磷酸腺苷溶于120ml水中，用磁力搅拌器在室温下搅拌30分钟，使之完全溶解，得到三磷酸腺苷溶液，待用；
(3)将上述所得三磷酸腺苷溶液逐滴加入三聚氰胺溶液(三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为4.1:1)，在30分钟内加完，并在95℃下搅拌反应1小时；
(4)反应完毕后，将反应混合物冷却至室温，用离心机在7000r/min转速下离心9分钟，并重复3次，得到的沉淀放入真空干燥箱中80℃干燥24小时，最后得到三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
将制备的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂与聚己内酯按3:7的质量比，通过熔融共混的方法混合得到复合材料，混合时间6min，温度为80℃。纯聚己内酯垂直燃烧测试UL-94无级别，而得到的复合材料则达到V2级别；另外，得到的复合材料的极限氧指数从22上升到27，阻燃性能改善。
图1为实施例17制备的三聚氰胺核苷酸盐与聚己内酯不同比例熔融共混得到的聚己内酯-三聚氰胺核苷酸盐(C3H6N6/ATP-PCL)复合材料的热重曲线图，对应的热失重参数如表1所示。
表1聚己内酯-三聚氰胺核苷酸盐(C3H6N6/ATP-PCL)复合材料热失重参数
由图1及表1可知，当添加三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂后，纯PCL的残炭量大大增加，当添加30％三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂后，其残炭量由0增加到17.1％，同时，添加了30％三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂后，其初始降解温度由纯PCL的387.8℃降为337.1℃，说明添加该阻燃剂后，有助于复合材料提前降解，从而生成能够阻碍燃烧进一步进行的炭层。
图2a～图2d为实施例17制备的三聚氰胺核苷酸盐与聚己内酯熔融共混得到的30％ATP/C3H6N6-PCL在不同放大倍数下炭渣扫描电子显微镜图，图2a、图2b、图2c及图2d分别为100倍、500倍、1000倍及2000倍情况下的炭渣扫描电子显微镜图。当纯聚己内酯添加30％ATP/C3H6N6阻燃剂后，由100倍电镜图可以看出，纯PCL表面形成了球状及坑洼状炭层，该炭层紧密地完全包裹了聚己内酯基体；500倍及1000倍电镜图可以看出，该球状炭层部分破裂，但更多的是完整的球体，而坑洼状的炭层连续不断；从2000倍电镜图可以看出，该炭层还有很多致密的连续炭层，更好地起到了保护聚己内酯基体的作用。总的而言，添加了三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂后，可更好地起到阻隔内部可燃气体向外扩散，同时阻隔外部氧气及热量向内传递，对聚己内酯基体起到更好的保护作用。
从以上实施例可以看出，本发明制备的生物质基阻燃剂选择了来源广泛、绿色环保的核苷酸作为阻燃剂的原料。然后，通过化学方法在分子水平上将核苷酸和三聚氰胺相结合，设计出生物质基三聚氰胺核苷酸阻燃剂。反应条件易实现，操作简单，并且得到的生物质基阻燃剂具有良好的高温成炭性，将其应用于聚乳酸、聚己内酯、聚丁二烯丁二醇酯等聚合物材料中能显著提高材料的阻燃性能。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将三聚氰胺溶于水中，加热搅拌，得到三聚氰胺溶液；
(2)将核苷酸溶于水中，室温下搅拌，得到核苷酸溶液；
(3)将配制好的核苷酸溶液逐滴加入到三聚氰胺溶液中，滴加完毕后，加热搅拌下进行反应；
(4)反应结束后，反应混合物冷却至室温，离心，沉淀物转入真空干燥箱中干燥，得到所述的三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述三聚氰胺与水的质量比为1:20～30；所述加热搅拌是在80～100℃搅拌30～50min。
3.根据权利要求1所述的一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述核苷酸包括三磷酸腺苷、二磷酸腺苷、脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。
4.根据权利要求1所述的一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述核苷酸与水的质量比为1:15～25；所述搅拌的时间为20～40min。
5.根据权利要求1所述的一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述核苷酸溶液与三聚氰胺溶液的量按三聚氰胺固体与核苷酸中磷元素的质量比为3～5:1进行滴加混合。
6.根据权利要求1所述的一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，控制核苷酸溶液在20～30min内滴加完毕。
7.根据权利要求1所述的一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述反应是在80～100℃反应1～1.5小时。
8.根据权利要求1所述的一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述反应的合成路线如下：
式中，K代表核苷酸结构中除磷酸基团以外的部分。
9.根据权利要求1所述的一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述离心是在6000～8000r/min离心8～10min；所述离心的次数为3～5次；所述干燥是在80℃干燥24小时。
10.由权利要求1～9任一项所述的制备方法制得的一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂。
CN201710332394.4A 2017-05-12 2017-05-12 一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂及其制备方法 Active CN107118388B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710332394.4A CN107118388B (zh) 2017-05-12 2017-05-12 一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710332394.4A CN107118388B (zh) 2017-05-12 2017-05-12 一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107118388A true CN107118388A (zh) 2017-09-01
CN107118388B CN107118388B (zh) 2019-05-14

Family

ID=59726948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710332394.4A Active CN107118388B (zh) 2017-05-12 2017-05-12 一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107118388B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108239303A (zh) * 2018-01-11 2018-07-03 长春顺风新材料有限公司 一种虫草素基膨胀型阻燃剂及其制备方法
CN109537277A (zh) * 2018-12-07 2019-03-29 重庆消防安全技术研究服务有限责任公司 接枝鸟苷酸的糖醛酸化阻燃粘胶纤维的制备方法及阻燃粘胶纤维
CN115583982A (zh) * 2022-09-30 2023-01-10 武汉工程大学 一种胺类改性三磷酸腺苷阻燃剂及其制备方法和在防火涂料中的应用
CN115651440A (zh) * 2022-09-30 2023-01-31 武汉工程大学 一种三聚氰胺甲醛树脂包覆三磷酸腺苷阻燃剂及其制备方法和在防火涂料中的应用
CN115819846B (zh) * 2022-12-31 2023-08-18 浙江工业大学 一种核-壳结构阻燃剂及其制备方法与应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1643072A (zh) * 2002-03-29 2005-07-20 松下电器产业株式会社 高分子组合物
WO2014170243A2 (en) * 2013-04-15 2014-10-23 Basf Se Melamine-formaldehyde foams comprising microspheres having at least one active and/or effective substance in the core and a shell of melamine-formaldehyde resin
CN105566682A (zh) * 2015-12-23 2016-05-11 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种基于核苷酸的阻燃微球及其制备方法和应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1643072A (zh) * 2002-03-29 2005-07-20 松下电器产业株式会社 高分子组合物
WO2014170243A2 (en) * 2013-04-15 2014-10-23 Basf Se Melamine-formaldehyde foams comprising microspheres having at least one active and/or effective substance in the core and a shell of melamine-formaldehyde resin
CN105566682A (zh) * 2015-12-23 2016-05-11 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种基于核苷酸的阻燃微球及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JENNY ALONGI,ET AL: "DNA: a novel, green, natural flame retardant and suppressant for cotton+;", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108239303A (zh) * 2018-01-11 2018-07-03 长春顺风新材料有限公司 一种虫草素基膨胀型阻燃剂及其制备方法
CN108239303B (zh) * 2018-01-11 2020-01-21 长春顺风新材料有限公司 一种虫草素基膨胀型阻燃剂及其制备方法
CN109537277A (zh) * 2018-12-07 2019-03-29 重庆消防安全技术研究服务有限责任公司 接枝鸟苷酸的糖醛酸化阻燃粘胶纤维的制备方法及阻燃粘胶纤维
CN115583982A (zh) * 2022-09-30 2023-01-10 武汉工程大学 一种胺类改性三磷酸腺苷阻燃剂及其制备方法和在防火涂料中的应用
CN115651440A (zh) * 2022-09-30 2023-01-31 武汉工程大学 一种三聚氰胺甲醛树脂包覆三磷酸腺苷阻燃剂及其制备方法和在防火涂料中的应用
CN115651440B (zh) * 2022-09-30 2024-03-26 武汉工程大学 一种基于三聚氰胺甲醛树脂包覆三磷酸腺苷阻燃剂的防火涂料
CN115819846B (zh) * 2022-12-31 2023-08-18 浙江工业大学 一种核-壳结构阻燃剂及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN107118388B (zh) 2019-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liang et al. Preparation of a novel lignin-based flame retardant for epoxy resin
Meng et al. Effects of expandable graphite and ammonium polyphosphate on the flame‐retardant and mechanical properties of rigid polyurethane foams
CN107118388A (zh) 一种三聚氰胺核苷酸盐阻燃剂及其制备方法
Tang et al. Thermal degradation and flame retardance of biobased polylactide composites based on aluminum hypophosphite
Zhang et al. Recent trends of phosphorus-containing flame retardants modified polypropylene composites processing
Fang et al. A bio-based intumescent flame retardant with biomolecules functionalized ammonium polyphosphate enables polylactic acid with excellent flame retardancy
Chen et al. Durable macromolecular firefighting for unsaturated polyester via integrating synergistic charring and hydrogen bond
Huang et al. Flame retardant polypropylene with a single molecule intumescent flame retardant based on chitosan
CN101531885B (zh) 环保型阻燃、抑烟定形相变储能材料及其制备方法
CN104371116A (zh) 一种木质素基膨胀型阻燃剂的制备方法和应用
CN108003640A (zh) 木质素为炭源的膨胀型阻燃剂生产方法
CN114874265B (zh) 一种稀土阻燃配合物及其制备方法和应用
Li et al. Preparation and properties of polybutylene‐terephthalate/graphene oxide in situ flame‐retardant material
CN106433054A (zh) 一种阻燃生物可降解树脂/核苷酸复合材料及其制备方法
CN102093566B (zh) 含磷和氮大分子膨胀型阻燃剂及其合成方法
CN101463184B (zh) 阻燃型聚乳酸树脂及其制备方法
Qi et al. Facile and scalable fabrication of bioderived flame retardant based on adenine for enhancing fire safety of fully biodegradable PLA/PBAT/TPS ternary blends
Bai et al. Intrinsic Flame Retardancy and Flexible Solid–Solid Phase Change Materials with Self-Healing and Recyclability
Du et al. Facile construction strategy for intrinsically fire-safe and thermal-insulating bio-based chitosan aerogel
Zhang et al. Synergistic effect of strontium stannate and ammonium polyphosphate on flame-retardant and smoke-suppressant of flexible polyurethane foam
Zhang et al. Bio-based trivalent phytate: A novel strategy for enhancing fire performance of rigid polyurethane foam composites
Liu et al. Enhancement of fire performance for rigid polyurethane foam composites by incorporation of aluminum hypophosphite and expanded graphite
Zhang et al. Preparation of bio‐based soybean oil polyol modified 3630 polyol‐based rigid polyurethane foam and its improved thermal stability, flame retardant, and smoke suppression performances
Cheng et al. Effects of a phosphorus-nitrogen containing DOPO derivative on the flame retardancy and mechanical properties of polylactic acid foamed materials
CN106009581A (zh) 一种膨胀型阻燃增强asa/pc合金及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant