[发明专利]一种反应型磷氮阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术领域，具体涉及一种反应型磷氮阻燃剂及其制备方法。

背景技术

大部分高分子材料因其氧指数较小而易燃烧，因高分子材料燃烧引起的火灾已成为现代社会的重大灾害之一，火灾给人民的生命、财产安全带来极大的威胁，因此如何降低高分子材料的燃烧性能已成为目前的研究焦点。传统的卤系阻燃剂由于在燃烧过程中存在的环境安全隐患问题导致其应用不断受到限制，随着一系列法律法规的实施，寻找其合适的替代品已迫在眉睫。磷氮阻燃剂由于其用量少、高效且无毒等优点而成为阻燃家族的新宠，被认为是最有潜力的无卤阻燃剂。磷氮阻燃剂主要有添加型和反应型两大类。“添加型”阻燃剂适用于大部分的高分子材料，但是这类阻燃剂要想满足材料的防火等级要求往往需要较高的添加量。这往往导致材料的加工性能、力学性能、电学性能或机械性能受到较大的破坏，更糟糕的是这类阻燃剂经常会发生从材料基体内部迁移出来并且在材料表面起霜，从而影响材料的使用寿命及其阻燃性能。而“反应型”阻燃剂可与高分子材料之间通过牢固的共价键作用，能有效的解决添加型阻燃剂的缺点，保持材料的各种性能，防止阻燃剂的迁移失效。因此，开发反应型磷氮阻燃剂具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对卤系阻燃剂的环境安全问题和添加型磷氮阻燃剂用量大等缺点而提供一种反应型磷氮阻燃剂及其制备方法。

为达到上述目的，本发明通过下述技术方案来实现：

一种反应型磷氮阻燃剂，其分子结构式为：

                                                 

其中R₁为烷基、烷氧基、苯基或苯氧基

上述的反应型阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：在装有溶剂的反应器中加入2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇和缚酸剂，随后滴入磷试剂，搅拌均匀，将温度控制在0℃～60℃，恒温反应4～12h，反应完毕后，过滤，把滤液减压蒸发回收溶剂，得白色固体，经真空干燥得反应型磷氮阻燃剂。

按上述方案，每摩尔2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇需要溶剂为1000mL～2000mL。

按上述方案，所述2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇与缚酸剂的摩尔比为1：2～3；恒温反应4～12h；真空干燥温度是40～50℃。

按上述方案，所述溶剂为乙醚、二氯甲烷、四氢呋喃、1,4-二氧六环或二氯乙烷中的一种。

按上述方案，所述缚酸剂为三乙胺、吡啶、氢氧化钠或者碳酸钠中的一种。

按上述方案，所述磷试剂为烷基磷酰二氯、烷基磷酸二甲酯、烷氧基磷酰二氯、苯基磷酰二氯、苯基磷磷酸二甲酯或苯氧基磷酰二氯。

本发明与现有阻燃剂技术相比有以下优点：本发明所述的阻燃剂不含卤素、阻燃效果好、应用范围广、符合环保要求；本发明工艺生产条件简单、产率较高、后处理过程简便，适合工业化。

具体实施方式

实施例1 ：

向装有温度计、100ml 恒压滴液漏斗及尾气吸收装置的500ml 三口烧瓶中加入2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇（16.51g，0.1mol），三乙胺（25.30g，0.25mol）和100ml 二氯甲烷，开启磁力搅拌，将甲基磷酰二氯（13.97g，0.105mol）溶解于50ml二氯甲烷中，加入到恒压漏斗中，在0℃，缓慢滴加到三口烧瓶中。滴加完毕后，继续反应10个小时，反应结束后，过滤，把滤液减压蒸发回收溶剂，得白色固体，经40℃真空干燥6h，得白色粉末状磷氮阻燃剂固体20.03克，收率89%。

实施例2 ：

向装有温度计、100ml 恒压滴液漏斗及尾气吸收装置的500ml 三口烧瓶中加入2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇（16.51g，0.1mol），三乙胺（25.30g，0.25mol）和100ml 二氯甲烷，开启磁力搅拌，将甲氧基磷酰二氯（15.63g，0.105mol）溶解于50ml二氯甲烷中，加入到恒压漏斗中，在60℃，缓慢滴加到三口烧瓶中。滴加完毕后，继续反应4个小时，反应结束后，过滤，把滤液减压蒸发回收溶剂，得白色固体，经50℃真空干燥6h，得白色粉末状磷氮阻燃剂固体21.25克，收率89%。

实施例3 ：