[发明专利]一种笼状磷氮协同阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种笼状磷氮协同阻燃剂，其是以1‑氧基磷杂‑4‑羟甲基‑2,6,7‑三氧杂双环[2.2.2]辛烷与三氯异氰脲酸为反应物，三乙胺为反应促进剂反应合成得到。本发明还公开所述笼状磷氮协同阻燃剂的制备方法。本发明有益效果是：具有低烟、低毒、高效阻燃性、物理化学性能稳定等特点。

技术领域

本发明涉及助燃剂及其合成技术领域，特别是一种通过氯代反应合成的笼状磷氮协同阻燃剂及其制备方法。

背景技术

近代以来，伴随着石化工业的兴起，高分子材料获得了迅速发展。高分子材料因具有质轻、耐热、优异的机械强度及可大规模生产等优点而逐渐取代金属以及陶瓷等传统材料，被广泛应用于航空航天、电子、电器、半导体、建筑及汽车等产业。高分子材料含有丰富的碳、氢等可燃性元素，其极限氧指数一般在18％左右，导致其在空气中极易燃烧，并且燃烧时产生大量浓烟和有毒、有害气体，对人民的生命和财产安全构成巨大的威胁，也会造成环境污染。

有机磷系阻燃剂因其具有无卤、低烟、低毒、增塑的特点而被广泛使用。此外，有机磷系阻燃剂还可以改善高分子材料加工成型过程中的流动性和无机阻燃剂的相分离使用限制的缺点。目前含磷化合物在工业、农业及医药等各方面的应用广泛，也因此使得磷系阻燃剂成为目前阻燃领域的重要研究方向之一。只含有单一阻燃元素的阻燃剂常常不能满足较高的应用需求，而磷元素与氮元素复配添加会提高其阻燃效果。当样品中含有氮元素时，可适当降低所需磷元素含量。因为氮可提升磷的附着性，使得氮及磷在受热分解时形成热稳定性好的交联物，使材料更容易碳化，增加阻燃效果。

但现有上述阻燃剂普遍存在稳定性差，与高分子材料相容性不够好，存在环境污染等不足。

发明内容

本发明的目的之一在于克服上述现有技术的不足，提供一种添加型笼状磷氮协同阻燃剂，其具有性能稳定、无毒、阻燃效能高、具有高效持久、不含活性官能团，在多种状态下可以稳定存在，且与高分子材料相容性好、绿色、环保无污染等特点。

本发明的另一目的在于提出所述笼状磷氮协同阻燃剂的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：一种笼状磷氮协同阻燃剂，其结构式如下：

所述笼状磷氮协同阻燃剂，是以1-氧基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷(PEPA)与三氯异氰脲酸为反应物，三乙胺为反应促进剂反应合成得到，化学反应方程式如下：

三氯异氰脲酸(TCCA)(I)与1-氧基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷(PEPA)(II)在三乙胺作用下，经反应得到结构式如(III)所示的笼状磷氮协同阻燃剂。

其中，所述1-氧基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷在反应前干燥48h。

一种笼状磷氮协同阻燃剂的制备方法，其包括的步骤如下：

a、将1-氧基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷和三氯异氰脲酸分别溶于乙腈中；

b、将1-氧基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷乙腈溶液加入反应釜中，同时加入三乙胺，在氮气氛围下，搅拌升温至50～70℃；

c、将三氯异氰脲酸乙腈溶液滴加入反应釜中，维持温度为50～70℃，在氮气氛围下继续反应5-8h；

d、将上述步骤的反应产物除去乙腈，然后置于乙醇中萃取，用超纯水洗涤至中性得到白色粉末状产物。