[发明专利]阻燃剂聚环状膦酸酯化合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种阻燃剂聚环状膦酸酯化合物及其制备方法，该化合物的结构如下式所示：式中n＝1‑40。制备方法为：氮气保护下，加入4‑乙基‑2，6，7‑三氧杂‑1‑磷杂双环[2.2.2]辛烷于反应器内，催化剂作用下，升温到140‑190℃，保温反应15‑25h，经纯化处理，得黄色液体聚环状膦酸酯化合物；本发明产品结构性能稳定，阻燃效果好，适合用作聚酯、聚氨酯、聚乙烯醇、涂料、环氧树脂等材料的阻燃剂；且生产工艺简单，设备投资少，易于规模化生产，具有良好的开发应用前景。

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂聚环状膦酸酯化合物及其制备方法，该化合物属聚合型阻燃剂，可用作不饱和聚酯、聚氨酯、聚乙烯醇、涂料、环氧树脂等材料的阻燃剂。

背景技术

在发生火灾受热时，卤系阻燃剂会分解释放出大量有害气体，造成二次危害。因此，目前全球对高效、无卤、无毒、抑烟型阻燃剂的呼声越来越高。在众多阻燃剂中，磷系阻燃剂占有十分重要的地位，其中有机膦阻燃剂含有C-P键，化学稳定性增强，具有阻燃效能高、低烟、无毒、对材料的力学性能影响小等优点，因而，已成为最受青睐，且发展前景最好的阻燃剂品种之一。有关高性价比有机膦阻燃剂的研究开发是当前和今后阻燃剂研究领域的重要课题。聚合膦酸酯是近20年来发展起来的一种新型高效添加型阻燃剂，其具有分子量高、毒性低、不易迁移，耐久性好等优点，而且还有阻燃、增塑等功能，也是有机磷阻燃剂的一个重要发展方向。

本发明公开了一种阻燃剂聚环状膦酸酯化合物及其制备方法，该化合物阻燃效能高、加工性能好且具有环境友好性；其分解温度高、结构稳定，阻燃效果好，具有较好的应用开发前景。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种阻燃剂聚环状膦酸酯化合物，该化合物在高温下受热分解为强脱水作用的膦酸或聚磷酸，能使所覆盖的材料表面炭化，形成炭膜或聚磷酸膜，阻止可燃性气体的侵入，从而发挥阻燃作用，可广泛用作不饱和聚酯、聚氨酯、聚乙烯醇、涂料、环氧树脂等材料的阻燃剂。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种阻燃剂聚环状膦酸酯化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：

式中n＝1-40。

本发明的另一目的在于提出一种如上所述阻燃成炭剂聚环状膦酸酯的制备方法，其原料廉价易得，成本低廉，工艺简单、设备投资少，具有良好的开发应用前景，该方法为：

氮气保护下，加入4-乙基-2，6，7-三氧杂-1-磷杂双环[2.2.2]辛烷(简称：笼状磷酸酯)于反应器内，再加入催化剂和有机溶剂，升温到140-190℃，保温反应15-25h，冷却至60℃，转移至分液漏斗中静置分层，分出下层料液，经纯化处理，得黄色液体聚环状膦酸酯化合物。

该方法还可为：

氮气保护下，加入4-乙基-2，6，7-三氧杂-1-磷杂双环[2.2.2]辛烷(简称：笼状磷酸酯)于反应器内，再加入催化剂，升温到140-190℃，保温反应16-22h，冷却至30℃，经纯化处理，得黄色液体聚环状膦酸酯化合物。

如上所述的有机溶剂为二乙二醇二甲醚、苯甲醚或二甲基甲酰胺(DMF)，其用量是有机溶剂体积毫升数为笼状磷酸酯质量克数的1-5倍。

如上所述的催化剂为硫酸二甲酯、对甲苯磺酸甲酯或对甲苯磺酸乙酯，其用量为笼状磷酸酯质量的3％-5％。

如上所述的纯化处理方法为加入产品理论质量克数1-2倍体积毫升数的四氢呋喃洗涤，静置分层，分出下层料液，再减压蒸馏除去少量的四氢呋喃及低沸点物。