[发明专利]多元素协同阻燃剂苯基硫代膦酸酯化合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多元素协同阻燃剂苯基硫代膦酸酯化合物及其制备方法，该化合物含有磷、硫、卤三种阻燃元素，协同阻燃效果好，适合用作PVC、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂等材料的阻燃增塑剂。

背景技术

多年来全球阻燃剂市场的需求一直呈快速增长趋势，尤其是对新型、高效和环保型阻燃剂的需求更加迫切。而随着全球日益严格的阻燃立法，防火安全标准、行业指令的相继出台以及环境保护的呼声越来越高，使得卤系阻燃剂在很多方面应用受到了限制，但是由于卤系阻燃剂综合性价比优良，在很多方面还难以找到合适的替代品，从而研究开发高效卤系阻燃剂以减少阻燃剂的用量来降低其毒性，已成为卤系阻燃剂的重要研究方向。其中通过多种阻燃剂的复配提高阻燃效能是有效的方法，而通过分子内设计多元素协同也是实现高效阻燃剂的有效途径。

本发明公开了一种多元素协同阻燃剂苯基硫代膦酸酯化合物及其制备方法，该化合物含有磷、硫、卤三种阻燃元素，协同阻燃效果好，且分子中的芳环及多酯结构可以增加与基材的相容性，增塑性好，是一种综合性价比优良的阻燃增塑剂，且工艺简单，操作方便，设备投资少，环境友好，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多元素协同阻燃剂苯基硫代膦酸酯化合物，该化合物含有磷、硫、卤三种阻燃元素，其协同阻燃效能高，可有效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：

一种多元素协同阻燃剂苯基硫代膦酸酯化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：

其中C₃H₅X₂为CH₂CHClCH₂Cl、CH(CH₂Cl)₂、CH₂CHBrCH₂Br、CH(CH₂Br)₂。

本发明的另一目的在于提出一种多元素协同阻燃剂苯基硫代膦酸酯的制备方法，其工艺简单、易于规模化生产，该方法为：

在装有分馏装置的反应器中，用氮气置换掉釜内的空气，加入苯基硫代膦酸二甲酯，催化剂，一定摩尔比的卤代醇，升温至90-110℃，分馏反应6-8h，控制分馏柱顶温度不高于65℃，直到分馏出的甲醇达理论量，停止反应，减压蒸馏除去过量的卤代醇(回收使用)及少量低沸点物，经纯化处理，得淡黄色黏稠液体多元素协同阻燃剂苯基硫代膦酸酯。

该方法还可为：

在装有搅拌器、温度计、高效回流冷凝管并在冷凝管上口接有干燥管的反应器中，氮气置换掉空气，加入苯基硫代膦酰二卤、有机溶剂，搅拌下，液面下滴加一定摩尔比的环氧卤丙烷，以滴加速度控制反应温度不超过70℃，滴完后，在70-90℃保温反应4-6h后，减压蒸馏除去有机溶剂(回收使用)、过量的环氧卤丙烷(回收使用)及少量低沸点物，经纯化处理，得淡黄色黏稠液体多元素协同阻燃剂苯基硫代膦酸酯。

如上所述的一定摩尔比的卤代醇为1，3-二氯-2-丙醇、2，3-二氯丙醇、1，3-二溴-2-丙醇、2，3-二溴丙醇，其摩尔比为苯基硫代膦酸二甲酯∶卤代醇＝1∶2-1∶3。

如上所述的催化剂为氯化钙、氯化锌、氯化铝或氯化镁，其用量为苯基硫代膦酸二甲酯质量的0.5％-2％。

如上所述的苯基硫代膦酰二卤为苯基硫代膦酰二氯或苯基硫代膦酰二溴。

如上所述的环氧卤丙烷为环氧氯丙烷或环氧溴丙烷。

如上所述的有机溶剂为二氯乙烷、二氧六环或氯仿，其用量体积毫升数是理论产品质量克数的2-5倍。

如上所述的一定摩尔比的环氧卤丙烷为苯基硫代膦酰二卤∶环氧卤丙烷＝1∶2-1∶2.5。

如上所述的纯化处理为加入产品理论质量1-3倍的水，搅拌下，用5％的碳酸钠溶液调整至中性，静置分层，分出下层料液，减压蒸馏出物料中微量的水。

本发明的多元素协同阻燃剂苯基硫代膦酸酯为淡黄色黏稠液体，产率为87.3％-95.4％，其适合作为PVC、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂等材料的阻燃增塑剂之用。

发明人研究发现，在多元素协同阻燃剂苯基硫代膦酸酯的制备过程中反应温度不能过高，稍微的高温下，反应体系容易变黑，收率及纯度会更低。

多元素协同阻燃剂苯基硫代膦酸酯的制备工艺原理如下式所示：

其中X为Cl或Br。