[发明专利]一种咔唑型磷酸酯类阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明属于阻燃剂技术领域，具体涉及到一种咔唑型磷酸酯类阻燃剂制备方法及其作为聚碳酸酯阻燃材料的阻燃性能测试。作为氮‑磷系阻燃剂，与商品化的六苯氧基环三磷腈相比，其阻燃性能并不逊色，可使PC阻燃级别达到V‑0，且对PC材料力学性影响较小，合成成本更低，具备一定的商业应用前景。具体合成时，将2，2’‑联苯二酚在三氯氧磷中回流，回流结束后常压蒸馏分出过量的三氯氧磷，产物备用。将咔唑用溶剂溶解，并加入碱，室温下反应后将上一步的产物用溶剂溶解，滴加进咔唑溶液中，升温回流反应。反应结束后，旋去溶剂，加入适量水调节PH至中性，并用二氯甲烷萃取体系，旋干，重结晶即可得到该阻燃剂产物。

技术领域：

本发明属于阻燃剂技术领域，具体涉及到一种咔唑型磷酸酯类阻燃剂制备方法及其作为聚碳酸酯阻燃材料的阻燃性能测试。

背景技术：

高分子材料广泛应用于各类日用化学品及工业化学品中，其阻燃性能也受到密切关注。因此，向高分子材料中添加阻燃剂使其具备一定的阻燃性能，将使得日常生活和生产得到较好的安全保障。聚碳酸酯是一种无毒、高度透明的热塑性工程塑料，具有优良的物理机械性能，耐冲击性，拉伸、弯曲、压缩强度高，良好的耐热性等一系列优点，被广泛应用于玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业等领域。由于聚碳酸酯非常容易燃烧，阻燃性能仅能达到UL 94 V-2级，且在燃烧时有热熔体产生，容易引起附近的材料着火，在上述应用领域难以满足阻燃防火的要求，因此在许多实际应用中必须对聚碳酸酯进行阻燃处理。

常用的聚碳酸酯阻燃剂有以下几大类：卤系、磷系、硅系、磺酸盐系、硼系、氮-磷系及聚合物/无机纳米复合等。随着人们的环保意识变强，传统的卤系阻燃剂逐渐被市场淘汰，新型高效环保阻燃剂将成为阻燃剂行业发展的必然趋势。磷系阻燃剂如聚磷酸铵、红磷等，虽然应用范围广泛，但添加量较高，且会影响高分子材料的力学性能，造成材料的冲击强度大幅降低。硅系阻燃剂虽然阻燃效果好，且绿色环保，但由于硅元素的反应活性受限，合成成本通常较高。磺酸盐系阻燃剂具有添加量小的特点，但所制备的阻燃材料耐水解性能较差，且对高分子材料力学性能影响较大。硼系阻燃剂在使用中则需要通过添加其他助剂才能达到较好的阻燃效果。氮-磷系阻燃剂是现在研究的热点，由于其特殊的膨胀阻燃机理，且对聚碳酸酯材料力学性能影响很小，是阻燃剂行业的发展趋势，典型的代表则是以六氯环三磷腈为母核所制备的各类阻燃剂。纳米复合及其他无机体系阻燃剂则对材料的透明性影响较大。

公开号为CN 108467514A的专利公开了一种无卤磷腈类膨胀型阻燃剂及其制备方法。该阻燃剂以六氯环三磷腈为母核，六个氯原子分别用新戊二醇取代，所制成的阻燃剂以6％的添加量加入高分子材料中，能使阻燃级别达到V-0，具有较好的阻燃效果。

公开号为CN 104262682B的专利公开了一种含环三磷腈及杯[4]芳环结构的氧杂膦菲阻燃剂、制备方法及其应用，该阻燃剂中N、P两种元素可协效阻燃，既可作为反应型阻燃剂制备无卤阻燃树脂，又可作为添加型阻燃剂用于工程塑料的无卤阻燃剂。

以六氯环三磷腈为母核合成的氮-磷系阻燃剂虽然具备阻燃效果较好、且对材料的力学性能影响较小的优点，但由于六氯环三磷腈市场价格较为昂贵，通常在800-1000元/千克，且阻燃剂合成反应收率不高。因此，很多公司更倾向于使用其他更便宜的磷酸酯类阻燃剂，如BDP、TPP等。这些磷酸酯类阻燃剂虽然阻燃效果较好且价格较低，但对聚碳酸酯材料力学性能的破坏仍然是一个较严重的问题。因此，合成一种有效的氮-磷系阻燃剂，能较好地解决阻燃问题且对高分子材料力学性能破坏小，并且能使得阻燃剂成本下降，将会很好地满足市场需求。

发明内容：

本发明要解决的问题是，设计一种氮-磷系阻燃剂，使其具备较好的阻燃效果、且不影响材料的力学性能，并且生产成本适中。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种氮-磷系阻燃剂，其结构式如下：

上述咔唑型磷酸酯类阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：