[发明专利]阻燃剂1‑氧双磷笼状磷酸酯化合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机膦阻燃剂1-氧双磷笼状磷酸酯化合物及其制备方法，具体涉及一种1-氧-2，6，7-三氧杂-1，4-二磷杂双环[2.2.2]辛烷化合物及其制备方法，该化合物适合用作聚酯、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂、聚烯烃等材料的阻燃剂。

背景技术

有机高分子材料主要由碳、氢两种元素组成，受热时易发生裂解和燃烧，在应用过程中具有潜在的火灾安全问题。因此，在保障高分子材料具有优良性能的同时，设计增强高分子材料的火灾安全性能也是材料科学的重要课题之一。材料火灾安全性能的提升主要依靠阻燃技术来实现，阻燃技术就是采用添加型阻燃剂或在高分子结构中引入阻燃基团改变高分子材料的易燃性，提高高分子材料在燃烧过程中的耐火性，以减缓高分子材料的燃烧速度。卤系阻燃剂阻燃效率高、热稳定性好、品种齐全且性价比高，目前在阻燃剂行业中广泛使用，但是随着欧盟RoHS指令的颁布使得其应用范围受到了限制，这就推动了新型磷系阻燃剂的发展。特别是有机膦系阻燃剂因其具有低烟、低毒等优点，在安全环保要求越来越高的今天，更加受到人们的重视，对有机膦系阻燃剂的研究已成为最具有发展前景的方向之一。

本发明公开了一种有机膦阻燃剂1-氧双磷笼状磷酸酯化合物的制备方法。本发明是以三羟甲基膦为原料，一步法制备，工艺简单，操作方便；本发明阻燃剂，具有含磷量高、阻燃效能高、与材料相容性好等优点。因此，本发明产品有较好的开发应用前景。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种有机膦阻燃剂1-氧双磷笼状磷酸酯化合物，其阻燃效能高，加工性能好，可克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种有机膦阻燃剂1-氧双磷笼状磷酸酯化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：

本发明的另一目的在于提出一种有机膦阻燃剂1-氧双磷笼状磷酸酯化合物的制备方法，该方法为一步反应，工艺简单，操作方便，设备投资少，易于规模化生产，该方法为：

在装有搅拌器、温度计、高效回流冷凝管和氯化氢吸收装置的反应器中，氮气保护下，将等摩尔的三羟甲基膦与三氯氧磷在不反应的温度0℃以下充分混合均匀，升温至15℃开始明显放出氯化氢，升温至30℃保温2h，再升温至80-100℃反应4-7h，至无氯化氢产生，再真空使氯化氢排尽，经纯化处理，得产品1-氧双磷笼状磷酸酯。

该方法还可为：

在装有搅拌器、温度计、高效回流冷凝管和氯化氢吸收装置的反应器中，氮气保护下，加入有机溶剂和三羟甲基膦，冷却到0℃以下，滴加与三羟甲基膦相同摩尔的三氯氧磷，在不反应的温度下充分混合均匀，而后升温至15℃开始明显放出氯化氢，升温至30℃保温2h，再升温至80-100℃反应3-6h，至无氯化氢产生，减压蒸馏除去有机溶剂，经纯化处理，得产品1-氧双磷笼状磷酸酯。

如上所述的有机溶剂为二氧六环、二氯乙烷、乙腈或丙腈，其用量体积毫升数为三羟甲基膦质量克数的2-5倍。

如上所述的纯化处理为加入产品理论质量克数2-3倍体积毫升数的冰水，搅拌下，滴加5％的碳酸钠溶液，使反应体系pH＝7，产品固体分散于水中，过滤，冰水淋洗、抽干、真空干燥。

本发明有机膦阻燃剂1-氧双磷笼状磷酸酯为白色固体，产品收率为75.2％-91.3％，熔点：77±2℃，分解温度：269±5℃。其适合用作聚酯、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂、聚烯烃等材料的阻燃剂，该有机膦阻燃剂1-氧双磷笼状磷酸酯的制备工艺原理如下式所示：

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

①本发明有机膦阻燃剂1-氧双磷笼状磷酸酯化合物含磷量高达36.9％，阻燃效能高，其含有笼环结构，对称性好，分子中的有机膦键(C-P键)会给化合物带来稳定性，分解温度高，并且与高分子材料的相容性好，加工性能优良。

②本发明有机膦阻燃剂1-氧双磷笼状磷酸酯化合物与MCA等氮系阻燃剂复配有较好的协同作用，还有很好的膨胀性，能有效的降低阻燃材料生产成本，有很好的应用前景。

③本发明有机膦阻燃剂1-氧双磷笼状磷酸酯化合物的制备方法为一步反应，且反应活性高，产率高，工艺简单，操作方便，成本低，易于规模化转化和生产。

附图说明

为了进一步说明产品的结构和性能特给出如下附图。

1、1-氧双磷笼状磷酸酯的红外光谱图，详见说明书附图图1；