[发明专利]磷氮阻燃剂螺环磷酰四氢吡咯的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷氮阻燃剂的合成方法。

背景技术

随着材料合成工业的迅速发展，对其阻燃安全性的要求越来越高，因此，对阻燃剂的开发和研究逐渐成为热点。1963年，Ratz等人用季戊四醇和三氯氧磷合成了螺环磷酰氯(化学名称是3，9-二氯-2，4，8，10-四氯代-3，9-二磷螺环-3，9-二氧[5.5]十一烷)。在2002年，李斌，孙才英等人改善了其合成方法，使反应更加稳定，产量更高，并申请了专利号为ZL02133071.9的中国发明专利。螺环磷酰氯是一种笼状结构，并且是高度对称，它在燃烧的过程中生成大量的炭，并且产生酸，因此，螺环磷酰氯是集炭源、酸源于一身。同时螺环磷酰氯可以作为中间体，合成一系列含磷、含氮的膨胀型阻燃剂。由于氮元素的加入，提高了其热稳定性、烟生成量降低、吸潮性降低等协效作用。并且磷氮膨胀型阻燃剂在加热过程中形成一层酸的保护膜，接着形成泡沫状的、致密的炭层，起到了阻隔空气和绝热的作用。同时它还提高了与被阻燃材料的相容性。但通常的集“炭源、酸源、气源”于一身的膨胀型阻燃剂都易水解，从而影响阻燃材料的阻燃性能。

现有膨胀型磷氮阻燃剂，合成所需原料多导致操作过程繁琐、成本高，不适用于工业化生产。

发明内容

本发明是为解决现有膨胀型磷氮阻燃剂合成所需原料多导致操作过程繁琐、成本高的技术问题，而提供磷氮阻燃剂螺环磷酰四氢吡咯的合成方法。

本发明的磷氮阻燃剂螺环磷酰四氢吡咯的合成方法按以下步骤进行：

a、以螺环磷酰氯和四氢吡咯为原料，在丙酮中进行回流反应；其中螺环磷酰氯与四氢吡咯的摩尔比为1∶(4～4.6)，螺环磷酰氯与丙酮的用量比是1g∶(10～18)ml，反应温度控制在50～60℃，反应时间为6～8h；b、冷却至室温后过滤，再进行洗涤，洗涤后用蒸馏水重结晶，最后在真空干燥器中干燥，得到螺环磷酰四氢吡咯，其反应方程式为：

其中反应过程中先将螺环磷酰氯加入到丙酮中，在搅拌状态下逐滴加入四氢吡咯，滴加完毕后，再进行加热回流反应；洗涤时用冰水和丙酮进行洗涤。

本发明的磷氮阻燃剂螺环磷酰四氢吡咯的合成方法是以丙酮为溶剂，用螺环磷酰氯和四氢吡咯为原料合成的一种新型的磷氮膨胀阻燃剂，反应过程先将螺环磷酰氯加入到溶剂丙酮中，再向其中逐滴加入四氢吡咯，滴加完毕后，再进行加热，工艺过程操作简单，节约了成本，得到的螺环磷酰四氢吡咯，在800℃时产品仍有30％的残余量，说明阻燃剂在高温下形成的炭层具有很好的稳定性，形成的炭层在被阻燃的高分子材料表面，阻隔高分子材料与空气接触，起到了绝热的作用，还可以阻止高分子材料分解生成的可燃气体向外扩散，能对高分子材料起到很好的阻燃效果，具有良好的热稳定性和阻燃性，产率达75％以上，是集炭源、酸源、气源为一体的膨胀型阻燃剂，应用于膨胀型磷氮阻燃剂领域。

附图说明

图1为实施例1的磷氮阻燃剂螺环磷酰四氢吡咯红外光谱谱图；

图2为实施例1的磷氮阻燃剂螺环磷酰四氢吡咯核磁共振氢谱谱图；

图3为实施例1的磷氮阻燃剂螺环磷酰四氢吡咯核磁共振磷谱谱图；

图4为实施例1的磷氮阻燃剂螺环磷酰四氢吡咯热重曲线图。

具体实施方式

本发明的技术方案不局限于以下具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式的磷氮阻燃剂螺环磷酰四氢吡咯的合成方法按以下步骤进行：

a、以螺环磷酰氯和四氢吡咯为原料，在丙酮中进行回流反应；其中螺环磷酰氯与四氢吡咯的摩尔比为1∶(4～4.6)，螺环磷酰氯与丙酮的用量比是1g∶(10～18)ml，反应温度控制在50～60℃，反应时间为6～8h；b、冷却至室温后过滤，再进行洗涤，洗涤后用蒸馏水重结晶，最后在真空干燥器中干燥，得到螺环磷酰四氢吡咯，其反应方程式为：