[发明专利]一种阻燃剂硅氧基氟代环三磷腈及其合成方法

说明书

本发明公开了一种阻燃剂硅氧基氟代环三磷腈及其合成方法，将氟化环三磷腈溶解于有机溶剂中，加入硅氧基化合物及催化剂，反应0.5‑72h，用硅氧基取代氟原子，得到硅氧基氟代环三磷腈。所述的硅氧基化合物为三甲基硅醇钾或三甲基硅醇钠或三甲基硅醇锂。本发明采用的合成方法反应条件温和，反应可操控性好，便于工业化生产；而且工艺流程简单，反应物和溶剂可回收，产品纯度和产率也较高。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，特别涉及一种阻燃剂硅氧基氟代环三磷腈及其合成方法。

背景技术

磷腈化合物是一类骨架由氮和磷交替排列的有机-无机杂化化合物，可分为聚磷腈和环磷腈。其中，氯代环三磷腈是环磷腈化合物中最有代表性的化合物，由于氯原子具有很强的反应活性，极易被各种亲核试剂所取代。因此，以氯代环三磷腈为中间体，可合成出具有各种有机官能团的磷腈衍生物。

目前，研究较多的磷腈衍生物有：六苯胺基环三磷腈、六乙胺基环三磷腈、六氟环三磷腈、六异丙氧基环三磷腈、六甲氧基环三磷腈、六乙氧基环三磷腈、六正丙氧基环三磷腈。磷腈衍生物的主要被用作阻燃剂。

但是，作为锂离子电池电解液的阻燃添加剂，上述磷腈衍生物有显著的缺点。经研究发现，六苯氧基环三磷腈、六甲氧基环三磷腈、六丙氧基环三磷腈、1-乙氧基-1,3,3,5,5-五氟环三磷腈不能显著提高锂离子电池电解液的闪点，而且阻燃温度区间小，阻燃性能随温度变化范围大，因此不能彻底的防止电池在滥用的情况下发生的着火、燃烧甚至是爆炸等一些安全性的问题。另外，添加阻燃添加剂后，对锂电池的电池性能会有较大的负面影响。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供一种硅氧基氟代环三磷腈的合成方法，制备得到的硅氧基氟代环三磷腈应用于高性能锂离子电池电解液添加剂中。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硅氧基氟代环三磷腈的合成方法，包括：

将氟化环三磷腈溶解于有机溶剂中，加入硅氧基化合物及催化剂，反应0.5-72h，得硅氧基氟代环三磷腈。

优选的，所述硅氧基化合物为三甲基硅醇钾或三甲基硅醇钠或三甲基硅醇锂。

优选的，所述催化剂为石墨烯、雷尼镍催化剂、钯碳酸钙、氧化铂、钌碳、钯碳、铝镍合金催化剂、铑碳催化剂、无水氯化镁或无水氯化铁。

优选的，所述氟代环三磷腈与硅氧基化合物的物质的量之比为1:2-4:1。

优选的，所述反应温度的范围为-30-120℃或10～40℃。

优选的，所述氟代环三磷腈为六氟环三磷腈。

优选的，所述有机溶剂为氯代苯、石油醚、吡啶、四氢呋喃、正己烷、乙腈、苯甲腈、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲苯或二甲基砜(DMSO₂)中的一种或多种混合物。

本发明还提供了任一项上述的方法制备的硅氧基氟代环三磷腈，所述硅氧基的取代可以为单取代、部分取代或全取代。

本发明还提供了上述的硅氧基氟代环三磷腈在制备阻燃型锂离子电池及其电解液中的应用。

本发明还提供了一种锂离子电池电解液，包括：阻燃剂，所述阻燃剂为上述的硅氧基氟代环三磷腈。

本发明的有益效果