[发明专利]一种含磷多乙烯多胺阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明属于无卤阻燃技术领域，具体是涉及一种含磷多乙烯多胺阻燃剂及其制备方法。其分子结构式为：式中，R为乙基、苯基、乙氧基或苯氧基。首先将多乙烯多胺溶于有机溶剂中，然后加入无机碱和有机碱，在0～5℃和氮气保护条件下，逐滴加入磷酰氯，滴加完毕后接着继续反应，然后升温在氮气条件反应，最后将所得产物过滤去沉淀后除溶剂，得到的淡黄色胶体即含磷多乙烯多胺阻燃剂。由于本发明的含磷多乙烯多胺阻燃剂的磷、氮元素含量均较高，二者之间存在协同阻燃效应，使得复合材料在受热或燃烧过程中，能快速促进聚合物碳化，隔氧隔热，降低可燃气体和有毒烟气释放。同时，配合少量的阻燃协效剂，可以进一步提高复合材料的阻燃性能。

技术领域

本发明属于无卤阻燃技术领域，具体是涉及一种含磷多乙烯多胺阻燃剂及其制备方法。

背景技术

随着高分子材料科学与工程的发展，各种高分子复合材料已逐渐取代传统材料，并应用于社会生产和生活的各个领域。然而，绝大多数高分子材料都是可燃的，而且高分子材料在受热或燃烧过程中会产生大量烟尘和有毒气体，给人们的生产和生活带来了一定的安全隐患。目前用于高分子材料的阻燃剂主要为含卤体系，虽然含卤阻燃剂的阻燃效率很高，但由于其在燃烧过程中会产生大量有毒烟气，有的含卤阻燃剂燃烧时还会产生致癌物质，会给环境带来严重的危害，因此无卤阻燃剂的研发和应用已是国内外阻燃领域发展的趋势。

磷系有机阻燃剂是目前研究和应用非常广泛的一类无卤阻燃剂，阻燃效率高，对环境污染较小，具有广阔的发展前景。尽管小分子磷系有机阻燃剂制备简单，阻燃效果较好，但是其热分解温度较低，在聚合物材料中容易破坏高分子的连续性，从而降低其力学性能。因此，近年来聚合型磷系有机阻燃剂受到广泛关注。如中国专利CN 109749088 A采用手性磷酸、对苯二氨、对苯二异氰酸脂等物质进行聚合反应形成三元共聚物，因为其具有非常高的含碳量，从而达到阻燃效果。中国专利CN 108484919 A以三聚氯氰、N-Boc-哌嗪为初始原料，通过控制反应条件得到中间体(I)，再通过与磷酸成盐得到中间体(II)，最后高温煅烧得到含磷大分子阻燃剂。中国专利CN 108794746 A报道了一种大分子磷氮类阻燃剂及其制备方法，以磷酰二氯类或二氯磷酸酯类物质、哌嗪为初始原料，通过控制反应条件得到中间体的溶液，再通过与三聚氯氰反应得到本发明的大分子磷氮类阻燃剂。中国专利CN105601857 A公开了一种大分子膨胀阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：步骤1)三聚氰胺-双氰胺树脂的合成；步骤2)季戊四醇二磷酸酯的合成；步骤3)季戊四醇二磷酸酯三聚氰胺-双氰胺树脂盐的合成。

由此可以看出，目前聚合型磷系有机阻燃剂普遍存在制备工艺复杂这一重大缺陷。此外，目前的大分子磷系阻燃剂含磷量偏低，导致阻燃效率不高，应用受到一定限制。因此，本发明针对现有技术中存在的问题，提出一步法制备磷、氮含量均较高的聚合型磷系有机阻燃剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中存在的制备工艺复杂、阻燃效率较低等缺陷，提供一种含磷多乙烯多胺阻燃剂及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种含磷多乙烯多胺阻燃剂，其分子结构式为：

式中，R为乙基、苯基、乙氧基或苯氧基。

一种含磷多乙烯多胺阻燃剂的制备方法，反应原料由多乙烯多胺、磷酰氯、无机碱、有机碱和有机溶剂组成，多乙烯多胺、磷酰氯、无机碱和有机碱的摩尔比为1：3～6：2～6：3～5。

作为本发明含磷多乙烯多胺阻燃剂的制备方法的进一步改进，所述磷酰氯为二乙基次磷酰氯、二苯基次磷酰氯、氯代磷酸二乙酯或氯代磷酸二苯酯。所述无机碱为醋酸钠、碳酸钠或碳酸钾。所述有机碱为三丙胺或N-甲基咪唑。所述有机溶剂为四氢呋喃、1，4-二氧六环或二氯甲烷。