[发明专利]一种环状磷氮协效无卤阻燃剂的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种环状磷氮协效无卤阻燃剂的应用，具体涉及一种2，7-二(N，N-二甲胺基)-1，6，3，8，2，7-八氢二恶二唑二次膦酸的应用，属于新型无卤阻燃高分子材料合成领域。

背景技术

随着高分子材料工业的发展，塑料、橡胶、纤维等合成材料，越来越广泛地用于纺织、建筑、化工、军事及交通等领域。与此同时，由于高分子材料的易燃性，使得阻燃技术受到全球性的关注。

目前，根据阻燃剂与被阻燃基材的关系，阻燃剂可分为添加型和反应型两大类。以添加型阻燃剂阻燃的高聚物加工工艺简单，能满足使用要求的阻燃剂品种多，但需要解决阻燃剂的分散性、相容性、界面性等一系列问题；而采用反应型阻燃剂所获得的阻燃性则具有相对的永久性，对被阻燃聚合物的物理性能的影响也较小。卤系阻燃剂，特别是溴系阻燃剂是应用最早的一类阻燃剂，但在燃烧时产生较多的烟雾和有毒腐蚀性气体，会影响人的免疫和再生系统，造成二次污染，甚至较有强的致癌作用。目前欧美等发达国家已经开始禁止使用含卤及重金属阻燃剂。近年来，反应型磷、氮协效阻燃剂备受青睐，由于其阻燃效率高，阻燃过程中不产生有毒或腐蚀性气体，烟的生成量也较少，因此在阻燃剂领域十分引人注目。

发明内容

本发明的目的是提供一种环状磷氮协效无卤阻燃剂的应用，将该阻燃剂作为硬段扩链剂，应用于水性聚氨酯阻燃改性，提高聚氨酯膜的极限氧指数，增强聚氨酯膜的热稳定性，使材料高温分解后的残炭率升高，同时降低阻燃剂用量。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种环状磷氮协效无卤阻燃剂，名称为：2，7-二(N，N-二甲胺基)-1，6，3，8，2，7-八氢二恶二唑二次膦酸(ODDP)；该化合物的结构如下所示：

2，7-二(N，N-二甲胺基)-1，6，3，8，2，7-八氢二恶二唑二次膦酸为白色或淡黄色固体，产品收率为35％～50％，熔点为88，7℃，热失重最大分解速率处温度为198.14℃，分子结构中P、N、H、C的百分含量分别为20.66％，18.66％，7.33％和32％，适合做高分子材料的阻燃剂或者扩链剂。

一种环状磷氮协效无卤阻燃剂的合成方法，具体步骤如下：

步骤一、在惰性气体保护条件下，用有机溶剂作溶剂，碱作缚酸剂，三氯氧磷和二甲胺盐酸盐(摩尔比为1:1～2:1)在-25～0℃温度下搅拌反应至不再有白色沉淀物生成；然后脱离低温环境，反应体系自然升至室温，并在室温条件下继续反应2～5小时；得到含有中间产物1的混合物；

步骤二、将步骤一所得的含有中间产物1的混合物，真空抽滤除去沉淀物，得滤液；

步骤三、在惰性气体保护条件下，向步骤二所得的滤液中加入乙醇胺，仍用碱做缚酸剂；在冰水浴下反应至体系颜色不再加深；然后升温至30～50℃，并在该温度下反应至体系不再有沉淀物生成；

步骤四、真空抽滤除去步骤三中的沉淀物，将滤液经纯化处理后得到2，7-二(N，N-二甲胺基)-1，6，3，8，2，7-八氢二恶二唑二次膦酸。

所述的惰性气体为氩气、氦气、氮气中的一种，优先选择氮气；

所述的缚酸剂为三乙胺、三正丁胺、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种，优先选择三乙胺；

所述的有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、乙醚、石油醚、乙酸乙酯、丙酮、丁酮中的一种，优先选择二氯甲烷；

所述纯化处理过程为：首先用石油醚清洗滤液1-4次，然后真空抽滤除去不溶物，减压蒸馏并真空干燥后得产物2，7-二(N，N-二甲胺基)-1，6，3，8，2，7-八氢二恶二唑二次膦酸。

其制备工艺原理如下式所示：

一种环状磷氮协效无卤阻燃剂的应用：

将本发明的阻燃剂作为硬段扩链剂应用于水性聚氨酯乳液的无卤阻燃改性，改性方法如下：

步骤一、二异氰酸酯(ADI)、聚醚多元醇、亲水扩链剂加入到装有搅拌、冷凝装置的容器中，氮气保护下75～85℃反应2～6h制备聚氨酯预聚体；反应所用原料的摩尔比为ADI：聚醚多元醇(羟基物质的量)：DMPA＝3：1～1.5：0.6；

步骤二、加入占预聚体质量10％-25％(质量分数)的硬段无卤阻燃扩链剂，60～85℃下反应2～4h；

步骤三、降温至20～40℃，加入中和剂进行中和反应生成盐，中和时间10min；中和剂的加入量为预聚体质量的3％-6％；