[发明专利]一种有机磷氮阻燃剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种新型有机磷氮阻燃剂，其结构通式如下：式(I)中，R₁为无基团或‑CH₂‑或‑C₂H₄CO‑；R₂为该阻燃剂由有机膦酸与胺基化合物反应的不溶于水的盐再在高温下脱水制得，将阻燃剂与PE、PP和PS高分子材料通过共混，制得不含卤素阻燃高分子材料。本发明的阻燃剂是一种分子量高、阻燃性能优良、耐候性好、耐老化、热分解温度高的新型阻燃剂，该新型阻燃剂可用于多种聚合物中，以提高聚合物的阻燃性能，该发明的工艺生产条件简单、且产品的纯度及产率较高，适合大范围的推广。

技术领域

本发明属于磷氮阻燃剂合成技术领域，具体涉及一种新型的有机磷氮阻燃剂及其制备方法与应用。

背景技术

目前，高分子材料在人们的生活中使用越来越广泛，随着高分子材料工业的不断发展，高分子材料广泛用于家具、建筑装饰、交通工具装饰等工业和民用领域。但由于高分子材料的易燃性，世界上约32％以上的火灾事故都是由高分子材料的燃烧而引起或扩大的，如何降低高分子材料的燃烧性能已成为人们日益关注的技术和社会问题，这为阻燃剂的研究和发展提供了广阔的市场。

传统的阻燃剂为卤系阻燃剂或卤系与其他混合的协同阻燃剂，但由于溴系阻燃剂在燃烧过程中容易生成较多的烟、腐蚀性气体和有毒的气体，而逐渐受到限制和禁止。有机磷氮阻燃剂因为具有低烟、低毒、高效、热稳定性好、与聚合物基材相容性好、耐迁移耐挥发、阻燃效果持久等优点而受到研究工作者和工业界的青睐。用有机磷氮阻燃剂处理的高分子在燃烧时，在高分子的表面能形成一层均匀而致密的泡沫状炭层，该炭层具有隔热、隔断氧气、防熔滴的作用，能有效阻止有毒气体和腐蚀性气体的扩散，因此磷氮阻燃剂被认为是最有潜力的无卤阻燃剂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的缺点，提供一种新型有机磷氮阻燃剂及其制备方法与应用，该阻燃剂与磷氮的协效阻燃作用提高聚合物的阻燃性能，具有耐候性好、耐老化、热分解温度较高等优点。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下方式来实现：

一种新型有机磷氮阻燃剂，其结构通式如下：

式(I)中，R₁为无基团或-CH₂-或-C₂H₄CO-；R₂为或或

本发明提供的上述新型有机磷氮阻燃剂的制备方法，其工艺步骤如下：

1)按质量份数选取1～5份的有机膦酸和2～6份的水溶液，将有机膦酸完全加入至40～80℃水溶液中，待充分搅拌溶解后为无色透明液体；

2)再按质量份数选取1～5份的胺基化合物，将选取好的胺基化合物添加到步骤1)中所述的无色透明溶液中，充分搅拌混合，产生不溶于水的白色沉淀；

3)将步骤2)中含有白色沉淀的溶液冷却至室温，经减压抽滤后得到固体；

4)再将固体在70～120℃条件下烘干，待烘干后再在110～170℃高温下焙烘脱水反应 5～30min，即得到一种淡黄色或白色新型有机磷氮阻燃剂。

上述步骤1)和步骤2)的反应式如下：

所述有机膦酸包括苯基膦酸(PPOA)、羟甲基苯基次膦酸(HMPPA)和2-羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)中的一种或多种组合。

进一步的，所述胺基化合物包括尿素(U)、二氰二胺(DCA) 和密胺(MEL)中的一种或多种组合。