[发明专利]一种高含氮含磷磺酸盐阻燃剂、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃剂合成技术领域，特别涉及一种高含氮含磷磺酸盐阻燃剂、制备方法及应用。

背景技术

与普通工程塑料相比，聚碳酸酯(PC)具有较高的阻燃性，但仍难满足较高要求阻燃领域的应用要求，而阻燃剂就是以提高材料防火阻燃性为目的的一种化学合成物。目前在已报道的商品化的众多PC改性用阻燃剂中，虽然有些阻燃剂取得了不同程度的阻燃效果，但是在应用过程中仍存在着许多方面的缺陷，例如卤系阻燃剂因其在燃烧时会产生大量的烟和腐蚀性气体，个别甚至会产生致癌物质二噁英，造成严重的环境危害而逐渐被人们所淘汰；有机硅阻燃剂虽然具有无毒、抑烟、环保、高效等优点，但是这类阻燃剂价格昂贵、产品性能稳定性有待提高；磷-氮类阻燃剂添加量大，会导致材料的力学性能和机械性能下降而且易腐蚀模具；含磺酸盐阻燃剂价格昂贵、合成工艺路线和后处理复杂且会影响制品的使用性能，色泽等。

将多种阻燃元素复配使用来弥补单一阻燃元素阻燃剂的不足，已成为无卤阻燃剂研发领域的热门课题。多种阻燃元素复合使用具有高效、无毒等特点而被应用于材料中，它不仅阻燃效率高、添加量极少、抗熔滴滴落而且能有效提高材料加工、耐热性能，改善材料的机械性能力学性能。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有阻燃剂存在的缺陷，提供了一种高含氮含磷磺酸盐阻燃剂，包括化合物I，所述化合物I具有以下结构：

本发明还提供了一种上述高含氮含磷磺酸盐阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、以聚氯氰为母体，对氨基苯磺酸钠为亲核试剂，合成化合物II，所述化合物II具有如下结构：

步骤二、三苯基氧膦用硝化剂硝化为化合物III，所述化合物III具有如下结构：

步骤三、所述化合物III经还原生成化合物IV，所述化合物IV具有如下结构：

步骤四、以所述化合物II为母体，所述化合物IV为亲核试剂，合成目标产物所述化合物I。

进一步的，所述步骤一的具体过程为：将三聚氯氰加入三口烧瓶中用工业丙酮溶解，然后缓慢滴入对氨基苯磺酸钠水溶液；反应过程中用氢氧化钠溶液调节pH值在7-8之间，反应2小时后减压抽滤，用工业丙酮洗涤滤饼，过滤烘干得到白色固体，即为所述化合物II；

所述步骤二的具体过程为：将三苯基氧膦倒入装有浓硫酸的四口烧瓶中，待溶解为无色透明溶液后加入硝化剂，反应结束后在溶液中倒入碎冰块，溶化后抽滤洗涤得到黄色固体，即为所述化合物III；

所述步骤三的具体过程为：将所述化合物III与还原剂一同加入四口烧瓶中，加入无水乙醇、浓盐酸，在35℃下反应5h，用NaOH溶液调节pH至8，抽滤得到黄色透明溶液，即为所述化合物IV；

所述步骤四的具体过程为：将所述化合物II溶入水，所述化合物IV溶于丙酮，室温下混合加入烧瓶中，并加入缚酸剂；将体系升温至40℃，反应3h后继续升温至90℃，反应2h后将黄色澄清溶液浓缩得到红色膏状物，在烘箱中烘干，研磨，用丙酮和蒸馏水多次洗涤得到黄色固体粉末，即为最终产物所述化合物I。

进一步的，所述步骤一中三聚氯氰与对氨基苯磺酸钠的摩尔比为1:1，展开剂为甲醇:甲苯＝1:1，，其中的比例为体积比。

进一步的，所述步骤二中选用的溶剂为95～98％的浓硫酸；硝化剂为：200ml的95-98％浓硫酸与30g的65～68％硝酸于-5℃下充分混合搅拌，反应温度为-5-0℃。

进一步的，所述步骤三中选用的溶剂为无水乙醇，还原剂为二水合氯化亚锡，酸化剂为浓盐酸，反应温度为35℃；后处理的pH为8。

进一步的，所述步骤四中的酸剂为Na₂CO₃(0.01g/ml,110ml)，反应温度刚开始为40℃后为90℃，化合物II与化合物IV的摩尔比为1:2。

本发明还提供了一种上述高含氮含磷磺酸盐阻燃剂的应用，将所述化合物I添加于聚碳酸脂中。

进一步的，所述化合物I添加量的重量百分比为0.01％。

本发明的有益效果为：无毒、抑烟、防熔滴，热稳定性好，阻燃效率高且成本低廉，添加到材料中不影响制品的使用性能、色泽，同时还可以形成氮磷协同阻燃的效果，合成工艺简单，适于推广应用。

附图说明

图1所示为本发明高含氮含磷磺酸盐阻燃剂的ESI-MS图。

图2所示为化合物I的红外谱图。

图3所示为化合物I不同升温速率下的热失重图。