CN101253184B - 磷化合物及其用途和阻燃聚酯纤维 - Google Patents
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Abstract
一种磷化合物，该化合物具有如式(I)所示的结构：
其中，R1和R2相同或不同，为氢原子、含有1-6个碳原子的直链或支链烷基、或选择性地被具有1-4个碳原子的烷基取代的具有6-12个碳原子的芳香基；R3、R4、R5、R6和R7相同或不同，为氢原子，或选择性地被具有1-4个碳原子的烷基取代的具有6-12个碳原子的芳香基，或者R3和R4、R4和R5、R5和R6、或R6和R7可以与跟它们相连的苯环中的碳原子一起形成六元环，但是R3、R4、R5、R6和R7不同时为氢原子。
Description
技术领域
本发明是关于一种具有芳香基团和磷酰(phosphorinane)结构的磷化合物及其用途和阻燃聚酯纤维。特别地，本发明是关于上述磷化合物，一种含有该磷化合物的阻燃剂(flame retardant)，一种含有该阻燃剂的阻燃加工剂(flame retarding agent)，一种使用该阻燃加工剂的阻燃处理方法，和一种通过该方法获得的阻燃聚酯纤维。
背景技术
目前，已经开展了关于对可燃和易燃的纤维和塑料进行阻燃处理的加工剂及其处理方法的研究。
例如，由于聚酯纤维具有优异的机械性能，并且易于处理，它们被用于各种领域，包括服装、室内装饰、填塞物(padding)、无纺布和工业材料等。更具体的，聚酯纤维被用作宾馆、医院和电影院等的室内材料。然而，由于聚酯材料是易燃的，因此，防火法(Fire Law)对上述应用做了严格的规定，以使由于火柴、香烟等引起的着火的损害最小化。由于近年来人们预防灾难意识的提高，为了创建高度安全和舒适的生活环境，需要开发出具有阻燃性能的聚酯材料。
作为聚酯纤维的阻燃剂，主要使用以六溴环十二烷(HBCD)为代表的卤素化合物。然而，由于这些化合物的持久性和生物累积性，最近有被管制的趋势。而且，由于阻燃产品燃烧时会产生有毒的氢卤酸，人们希望得到安全性能更高的阻燃剂。此外，上述卤素化合物还有很高的风险，即阻燃物质的液体废物具有污染性，可能被泄露并导致环境问题。因此，有关不含卤素的磷化合物聚酯纤维阻燃剂的研究被积极地开展。
磷化合物作为多功能化合物通常被应用在各种领域，并且已经开发出不同类型的磷化合物。特别的，使用磷化合物作为阻燃剂是公知的。而且，阻燃树脂也有很多种，包括：热塑性树脂，如聚碳酸酯树脂、ABS(丙烯睛-丁二烯-苯乙烯)树脂、PPE树脂、聚酯树脂或聚酯纤维(如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯)和它们的混合树脂；和热固性树脂，例如聚氨酯树脂、环氧树脂和酚醛树脂等。
树脂的阻燃性能取决于作为阻燃剂而被混入的磷化合物中的磷的百分含量，并且，阻燃性能通常随着磷的百分含量增加而提高。然而，当被用在聚酯纤维中使纤维具有阻燃性能时，这一规律并不一定适用。
也就是说，尽管聚酯纤维可以通过使用具有较高磷含量的磷化合物阻燃剂被阻燃，但如果磷化合物并没有进入到纤维内部而是结合在纤维表面，磷化合物容易脱落，因而不能保持阻燃性能。例如，当阻燃聚酯树脂被用在服装等之上时，磷化合物很容易由于洗或烫从纤维上脱落。另一方面，尽管聚酯纤维可以通过使用具有较低磷含量的磷化合物阻燃剂被阻燃，但如果磷化合物对纤维具有高渗透性，纤维对磷化合物的物理附着性强，阻燃效果可以持续。
因此，从能够为纤维提供有效的阻燃性能，并在使聚酯纤维具有阻燃性能的同时降低阻燃剂含量的角度看，理想的磷化合物是具有高磷含量、对聚酯纤维具有高附着性并且不容易被解吸附的磷化合物。
例如，在下述的现有技术中描述了一种含有磷化合物但不含卤素的聚酯纤维阻燃剂及使用该阻燃剂进行阻燃的方法。
日本特开2002-275473(专利文件1)公开了一种具有二苄吡二胺磷酰氧化物结构(dibenzoxaphosphorine oxide structure)的磷化合物。由于不含卤素，并且对聚酯纤维的渗透性较高，这些磷化合物具有相对较高的阻燃性能。
然而，这些磷化合物属于具有被管制倾向的持久性物质。而且，这些磷化合物具有阻止染料在纤维上固定的倾向，并且染色后的阻燃纤维的耐光性较差。
日本特开2000-328445(专利文件2)和日本特开2003-27373(专利文件3)公开了一种间苯二酚双(磷酸二苯酯)(RDP)作为磷化合物。RDP具有良好的吸收性(exhaustion)和足够的阻燃性能。
然而，由于RDP为液体而且对摩擦具有较低的牢固性，并且由于化合物本身的性质而不耐水解，因此含有RDP作为阻燃剂的分散液的储存稳定性差，染色后的阻燃纤维的耐久性差，并且由于其较差的染色性质，RDP的应用受到了极大地限制。
日本特开平8(1996)-41781(专利文件4)和日本特开2001-254268(专利文件5)公开了一种间苯二酚双(磷酸二-2，6-二甲基苯酯)(商品名：PX-200，生产商：Daihachi Chemical Industry Co.，Ltd.)作为磷化合物。这种磷化合物对树脂具有优异的阻燃性能。
然而，对于阻燃纤维来说，人们进一步期待一种在洗和烫的测试中能表现出更好的阻燃性能的阻燃剂。
尽管常规的不含卤素的磷酸盐在热塑性树脂等领域中可以商购获得，并作为聚酯纤维的阻燃剂，但它可能不具有必要的吸收性或阻燃性能。即使具有，阻燃性能也可能无法实际满足全部条件，例如缺乏耐光性或对摩擦的牢固性。
专利文件1：日本特开2002-275473
专利文件2：日本特开2000-328445
专利文件3：日本特开2003-27373
专利文件4：日本特开平8(1996)-41781
专利文件5：日本特开2001-254268
发明内容
本发明的目的在于提供一种磷化合物，该化合物不含有任何如氯或溴等的卤素，在水中或加热下具有持久性(具有很好的抗水解性和耐热性)；在用作阻燃加工剂时具有优异的储存性能；提供优异的阻燃性能的同时不会降低树脂或纤维的性能；对纤维特别是聚酯纤维，具有较高的固定性能和吸收性；不会阻止染料在纤维上的固定；在纤维被阻燃处理后，使纤维具有较高的耐光性、耐久性和对摩擦的牢固性。
本发明的另一个目的是提供一种阻燃剂，该阻燃剂含有上述磷化合物；一种阻燃加工剂，该阻燃加工剂含有所述阻燃剂；一种使用阻燃加工剂进行阻燃处理的方法；和一种通过该方法得到的阻燃聚酯纤维。
本发明另一个目的是提供一种磷化合物，该化合物不仅能为聚酯纤维提供优良的阻燃性能，并且还能为普通树脂提供优良的阻燃性能。
经过深入的研究，本发明的发明人在下述信息的基础上发现了具体的新的磷化合物。通过这些发现，本发明人完成了本发明。
(1)在燃烧时，通过泡腾碳化使与阻燃剂混合的树脂形成焦炭，然后焦炭会阻断氧气使树脂具有阻燃效果(膨胀效果)。
(2)在(1)中所述的效果不仅依赖于磷的含量，还主要受到阻燃剂的分子结构的影响。
(3)在(1)中所述的效果与阻燃剂中磷的阻燃效果之间的协同作用进一步提高了树脂的阻燃性能。
(4)一个对纤维特别是聚酯纤维具有较高固定性能的官能团通常具有与染料类似的分子结构。而且，官能团优选为芳香环。
(5)然而，具有典型的芳香环如苯基的磷化合物对聚酯纤维的固定性能较低。
(6)另一方面，同时具有特定的芳香环和磷酰(phosphorinane)结构的磷化合物对聚酯纤维具有非常好的固定性能。
相应的，本发明提供了一种如式(I)所示的磷化合物：
其中，R1和R2相同或不同，为氢原子、具有1-6个碳原子的直链或支链烷基、或选择性地被具有1-4个碳原子的烷基取代的具有6-12个碳原子的芳香基；R3、R4、R5、R6和R7相同或不同，为氢原子，或选择性地被具有1-4个碳原子的烷基取代的具有6-12个碳原子的芳香基，或者R3和R4、R4和R5、R5和R6、或R6和R7可以与跟它们相连的苯环中的碳原子一起形成六元环，但是R3、R4、R5、R6和R7不同时为氢原子。
另外，本发明提供了一种含有上述磷化合物阻燃剂；以及一种含有上述阻燃剂的用于聚酯纤维的阻燃加工剂，该阻燃剂含有上述磷化合物。
此外，本发明提供了一种阻燃处理方法，该方法通过使用含有上述阻燃剂的阻燃加工剂为聚酯纤维提供了阻燃性能，该阻燃剂含有上述磷化合物；以及一种阻燃聚酯纤维，该阻燃聚酯纤维是通过将上述磷化合物固定在聚酯纤维上形成的。
本发明中同时具有芳香基团和磷酰(phosphorinane)结构的磷化合物表明，通过被称作磷酰结构的六元环形成的磷酸化合物含有一个磷原子和两个氧原子，该磷酰结构通过氧原子与芳香基团连接。
本发明提供了一种磷化合物，该化合物不含有任何如氯或溴等的卤素，在水中或加热下具有稳定的降解度(具有良好的抗水解性和耐热性)；在用作阻燃加工剂时具有优异的储存性能；提供优异的阻燃性能的同时不会降低树脂或纤维的性能；对纤维特别是聚酯纤维具有较高固定性能和吸收性；不会阻止染料在纤维上的固定；在纤维被阻燃处理后，使纤维具有较高耐光性、耐久性和对摩擦的牢固性。
另外，本发明提供了一种阻燃剂，该阻燃剂含有上述磷化合物；一种阻燃加工剂，该阻燃加工剂含有所述阻燃剂；一种使用该阻燃加工剂进行阻燃处理的方法；和一种通过该方法得到的阻燃聚酯纤维。
本发明提供的磷化合物不仅能为聚酯纤维提供优良的阻燃性能，并且还能为普通树脂提供优良的阻燃性能。
具体实施方式
(磷化合物)
本发明的磷化合物如式(I)所示。
式(I)中的R1和R2相同或不同，为氢原子，具有1-6个碳原子的直链或支链烷基，或选择性地被具有1-4个碳原子的烷基取代的具有6-12个碳原子的芳香基。
R1和R2为具有1-6个碳原子的直链或支链烷基的例子包括：直链烷基如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基和正己基，支链烷基如异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、新戊基和异己基。
R1和R2为选择性地被具有1-4个碳原子的烷基取代的具有6-12个碳原子的芳香基中的芳香基的例子包括苯基、1-萘基和2-萘基；具有1-4个碳原子的烷基的例子包括直链烷基如甲基、乙基、正丙基和正丁基，支链烷基如异丙基、异丁基、仲丁基和叔丁基。
考虑到磷化合物的原料的易获得性及其合成的难易程度，R1和R2优选为含有1-6个碳原子的直链或支链烷基。特别是优选为两个甲基的组合、或乙基与正丁基的组合。
式(I)中R3、R4、R5、R6和R7相同或不同，为氢原子，或选择性地被具有1-4个碳原子的烷基取代的具有6-12个碳原子的芳香基；或者R3和R4、R4和R5、R5和R6、或R6和R7可以与跟它们相连的苯环中的碳原子一起形成六元环，但是R3、R4、R5、R6和R7不同时为氢原子。
R3、R4、R5、R6和R7为选择性地被具有1-4个碳原子的烷基取代的具有6-12个碳原子的芳香基的例子包括如R1和R2中所定义的取代基。
考虑到磷化合物的原料的易获得性和当磷化合物用做纤维的阻燃剂时在纤维中吸收性的提高，优选情况下，R3、R4、R5、R6和R7中的任意一个芳香基为未被取代的芳香基，其它为氢原子。特别是，优选为R3、R5和R7中的任意一个为苯基。更优选为R3或R7为苯基。
本发明的磷化合物如式(I)所示。然而，优选为如式(II)和(III)所示的磷化合物。
式(II)：
其中，R1和R2具有与上述相同的定义，R3、R4、R5、R6和R7相同或不同，为氢原子、或选择性地被具有1-4个碳原子的烷基取代的具有6-12个碳原子的芳香基，但是R3、R4、R5、R6和R7不同时为氢原子。
式(III)：
其中，R1和R2具有与上述相同的定义。
式(II)所示的磷化合物的例子包括下列磷化合物1-6。
磷化合物1：
磷化合物2：
磷化合物3：
磷化合物4：
磷化合物5：
磷化合物6：
式(III)所示的磷化合物的例子包括下列磷化合物7-10。
磷化合物7：
磷化合物8：
磷化合物9：
磷化合物10：
考虑到磷化合物的原料的易获得性，以及如下所述其合成的难易程度，和用作纤维阻燃剂的优异性能；在磷化合物1-10中，特别优选磷化合物1。
(磷化合物的制备方法)
本发明的磷化合物可以通过将传统的合成磷化合物的方法适当的结合而制得。例如，所述磷化合物可以通过将下述两个反应结合而制得，首先将含磷三卤氧化物(phosphorus oxytrihalide)和二醇化合物进行反应，得到二取代卤化磷(di-substituted phosphorohalidate)(步骤(I))；将得到的二取代卤化磷与被选择性取代的苯酚化合物或萘化合物进行反应，如需要还可以在卤化氢清除剂和催化剂的存在下进行反应(步骤(II))。另一个方法是，将含磷三卤氧化物和被选择性取代的苯酚化合物或萘化合物进行反应，如需要还可以在催化剂的存在下进行反应；然后将得到的产物与二醇化合物进行脱卤化氢反应。然而，制备方法并不限于上述例子。下面将对上述例子进行描述。
步骤(I)
在这个过程中，含磷三卤氧化物与二醇化合物进行反应，得到二取代卤化磷。
步骤(I)中的含磷三卤氧化物包括三氯氧化磷和三溴氧化磷等，其中，考虑到可用性和成本，特别优选为三氯氧化磷。
步骤(I)中的二醇化合物包括1，3-丙二醇，2，2-二甲基-1，3-丙二醇(新戊二醇)、2，2-二乙基-1，3-丙二醇、2-甲基-2-丙基-1，3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1，3-丙二醇和2-苯基1，3-丙二醇等。其中，考虑到可用性和成本，优选的例子包括1，3-丙二醇、新戊二醇和2-丁基-2-乙基-1，3-丙二醇；其中，考虑到使反应产物具有较高的化学稳定性，进一步优选为新戊二醇和2-丁基-2-乙基-1，3-丙二醇。
在步骤(I)的反应中，可以使用不对反应产生化学影响的溶剂。例如，在常温下为固态的化合物(如新戊二醇)可以通过溶解或在溶剂中分散后使反应平缓地进行。
这些溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、1，4-二氧杂环乙烷、四氢呋喃和1，2-二氯乙烷等。
在步骤(I)的反应中，如果需要，1摩尔二醇化合物在溶剂中通常与1摩尔含磷三卤氧化物反应，并且生成的卤化氢通过卤化氢吸收剂等从反应体系中去除掉。例如，在日本特开平2(1990)-273688中公开的方法。
步骤(I)的反应温度为40-80℃，优选为45-75℃。反应时间可以通过反应体积或卤化氢吸收剂的效能等反应条件来适当的确定，优选为较短的反应时间。
例如，在步骤(I)中含磷三卤氧化物与1摩尔的乙二醇化合物(HO-CH2CR1R2CH2-OH)进行反应，可以使用1摩尔含磷三卤氧化物，制得如下式所示的二取代卤化磷，其中，R1和R2具有与上述相同的定义。
步骤(II)
在这个过程中，步骤(I)中得到的二取代卤化磷与被选择性取代的苯酚化合物或萘化合物进行反应，如需要还可以在卤化氢清除剂和催化剂的存在下进行反应，来制得本发明的磷化合物。
步骤(II)中被选择性取代的苯酚化合物包括2-苯基苯酚、3-苯基苯酚、4-苯基苯酚、2，6-二苯基苯酚等；被选择性取代的萘化合物包括1-萘和2-萘。在这些化合物中，优选为2-苯基苯酚、3-苯基苯酚、4-苯基苯酚、1-萘和2-萘，其中，考虑到可用性、价格以及当磷化合物被用作纤维的阻燃剂时对聚酯纤维的高吸收性，进一步优选为2-苯基苯酚、4-苯基苯酚和2-萘。
步骤(II)中的卤化氢清除剂包括三乙胺、三丁胺和嘧啶等。
相对于1摩尔苯酚或萘化合物，卤化氢清除剂的用量优选为1-1.5摩尔，进一步优选为1.02-1.2摩尔。
步骤(II)中的催化剂包括路易斯酸型催化剂，例如氯化镁和氯化铝等，以及胺型催化剂，如4-(二甲基氨基)嘧啶等。
相对于1摩尔二取代卤化磷，催化剂的用量优选为0.001-0.1摩尔，进一步优选为0.002-0.05摩尔。
在步骤(II)的反应中，可以使用不对反应产生化学影响的溶剂。例如，在常温下为固态的化合物(如新戊二醇氯化磷)可以通过溶解或在溶剂中分散后使反应平缓地进行。
这些溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、1，4-二氧杂环乙烷、四氢呋喃和1，2-二氯乙烷等。
步骤(II)的反应温度为-10℃至100℃，优选为60-90℃。反应时间为0.1-10小时，优选为0.5-5小时。
例如，步骤(II)中如下式所示，1摩尔的步骤(I)中得到的二取代卤化磷与1摩尔被选择性取代的苯酚化合物或萘化合物进行反应，如需要还可以在卤化氢清除剂(式中用B表示)和催化剂的存在下进行反应，制得本发明的磷化合物：
其中，R1和R2具有与与上述相同的定义，R8表示具有如式(I)中R3至R7的取代基的苯基。
特别是，磷化合物1可以通过如下式所示的步骤(I)和步骤(II)制得：
步骤(I)
步骤(II)
其中，Et3N表示三乙胺。
(阻燃剂)
本发明的阻燃剂含有本发明的磷化合物。
本发明的磷化合物的磷含量较高；为阻燃材料提供了优异的阻燃性能而不影响材料的性质；并且在燃烧和处理时，由于不含有如氯和溴等的卤素，而不会引起环境污染；同时还具有较好的可回收性。
因此，本发明的阻燃剂适用于各种阻燃材料上，特别适用于树脂。
本发明的阻燃剂适用于合成塑料或天然树脂，特别适用于合成塑料。
所述合成塑料包括热塑性树脂，如聚酯树脂(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯)、聚碳酸脂树脂、ABS树脂、PPE树脂和它们的混合树脂；和热固性树脂，如不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂和酚醛树脂等。在这些合成塑料中，本发明的阻燃剂特别适用于聚酯树脂，如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯等。所述树脂的形状没有特别的限制。
本发明阻燃剂的用量可以根据阻燃材料的类型或形状或所需达到的阻燃性能来适当地确定。
以所述树脂的重量为基准，本发明中阻燃剂的用量为0.1重量％或更高，优选为0.5重量％或更高，进一步优选为1重量％或更高。另外，以所述树脂的重量为基准，本发明中阻燃剂用量的上限优选为30重量％或更低，进一步优选为20重量或更低。
如果所述磷化合物的用量低于0.1重量％时，由于树脂可能不能得到足够的阻燃性能，因而是不优选的。另一方面，如果磷化合物的用量高于30重量％时，由于可能会影响到树脂的性质特别是机械性质，因而也是不优选的。
(用于聚酯树脂的阻燃加工剂)
本发明用于聚酯树脂的阻燃加工剂含有阻燃剂，该阻燃剂含有本发明的磷化合物。用于聚酯树脂的阻燃加工剂如下所述，并且本发明的磷化合物同样适用于普通树脂。
本发明的磷化合物具有特定的芳香基作为官能团，该官能团对聚酯纤维具有优异的固定性能，因此，在树脂纤维中，该磷化合物特别适用于聚酯纤维。
所述聚酯纤维包括常规已知的纤维，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、间苯二甲酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯和间苯二甲酸改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯等，优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
所述聚酯纤维的形式既适用于常规的聚酯纤维，也适用于阳离子可染色聚酯纤维。
另外，本发明的阻燃剂还适用于聚酯纤维和其他纤维的共轭纤维(混纺织物(mixed fabric)和交织织物(union fabric))。
聚酯纤维以外的纤维包括合成纤维，如尼龙、丙烯酸树脂和聚氨酯等；半合成纤维，如醋酯纤维(acetate)等；再生纤维，如人造丝(rayon)等；天然纤维，如棉、亚麻、丝和毛等。
另外，本发明的阻燃剂除了适用于聚酯纤维以外，还适用于单一材料的纤维。
所述纤维的类型没有特别限制，包括纺织织物、针织物、非织造织物、帘布(cords)、绳(ropes)、线(threads)、丝(tow)、毛条(top)和绞线(skein)等。
所述纤维截面的形状没有特别限制，可以为圆形或其它形状，其中优选为圆形。
所述纤维的厚度没有特别限制。然而，如果纤维为聚酯时，优选为0.001-3000丹尼尔(1丹尼尔：每9000米1克)，更优选为0.01-200丹尼尔。
所述纤维的应用没有特别的限制，可以用于室内物品、汽车罩、衣服、工业用途和网眼织物等。
本发明的阻燃剂的用量可以根据阻燃材料的类型或形状或所要达到的阻燃性能来适当地确定。
如果本发明的阻燃剂应用于聚酯纤维，以阻燃处理之前的聚酯纤维的重量为基准，阻燃剂的用量，即其理论固定用量为0.1重量％或更高，优选为0.5重量％或更高，进一步优选为1重量％或更高。另外，以阻燃处理之前的聚酯纤维的重量为基准，阻燃剂用量的上限优选为30重量％或更低，优选为20重量％或更低。
如果所述磷化合物的用量低于0.1重量％，由于聚酯纤维不能提供足够的阻燃性能，因此是不优选的。另外，如果磷化合物的用量超过30重量％，也是不优选的，这是因为它可能会影响纤维的内在性能，如在纤维表面渗出和使质地变差；当聚酯纤维被染色并最后使用阻燃剂时，可能无法获得需要的颜色，因为被阻燃的纤维的着色性能变差，对摩擦的牢固性降低。
本发明的阻燃加工剂包括，含有被乳化剂乳化的本发明的磷化合物的水溶液；含有被分散剂(分散稳定剂)分散的本发明的磷化合物的水溶液；含有溶解在有机溶剂中的本发明的磷化合物的溶液等等。另外，如果需要，本发明的阻燃加工剂还含有添加剂，只要不影响本发明的效果即可，所述添加剂为染料领域及类似领域所公知。
本发明的阻燃加工剂中，本发明的磷化合物的含量为5-80重量％，优选为10-70重量％。
所述乳化剂的例子包括公知的可用乳化剂，包括非离子表面活性剂如：
聚(亚烷基)二醇类：高级醇和烯化氧(alkylene oxide)的加成化合物、烷基苯酚和烯化氧的加成化合物、苯乙烯烷基苯酚和烯化氧的加成化合物、苯乙烯苯酚和烯化氧的加成化合物、脂肪酸和烯化氧的加成化合物、多元醇脂肪酸酯和烯化氧的加成化合物、高级烷基胺和烯化氧的加成化合物、脂肪酸胺和烯化氧的加成化合物、脂肪和烯化氧的加成化合物、和聚丙二醇和烯化氧的加成化合物等等；
多元醇类：脂肪酸甘油酯、脂肪酸季戊四醇酯、脂肪酸山梨醇酯和脱水山梨糖醇酯、脂肪酸蔗糖酯、多元醇烷基醚、链烷醇胺基脂肪酸胺等等；
所述阴离子表面活性剂，如
羧酸盐：脂肪酸皂等；
硫酸盐：高级醇硫酸盐、聚(亚烷基)二醇醚高级醇硫酸盐、硫酸化油、硫酸化脂肪酸酯、硫酸化脂肪酸和硫酸化烯烃等；
磺酸盐：烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、甲醛和萘的磺酸盐的缩合产物、α-烯烃磺酸盐、链烷烃磺酸盐、胰加漂T(Igepon T)(由油酰氯与N-甲基牛磺酸反应得到的化合物)和磺基丁二酸二酯盐等；和
磷酸脂盐：高级多元醇磷酸脂盐等。
相对于100重量份的阻燃剂，所述乳化剂的混合量为0.05-15重量份，优选为0.1-10重量份。
如果乳化剂的混合量少于0.05重量份，是不优选的，因为无法充分地控制磷化合物的絮凝或沉降。另外，如果乳化剂的混合量高于15重量份，也是不优选的，因为这样会导致分散液的粘度增加，并且会能降低阻燃加工剂对纤维的粘附性能。
所述分散剂包括常规已知的分散剂，例如聚乙烯醇、甲基纤维素、羟甲基纤维素、黄原胶和淀粉等。
相对于100重量份的阻燃剂，所述分散剂的混合量为0.05-15重量份，优选为0.1-10重量份。
如果分散剂的混合量低于0.05重量份，是不优选的，因为无法充分地控制磷化合物的絮凝或沉降。另一方面，如果分散剂的混合量高于15重量份，也是不优选的，因为这样会导致分散剂的粘度增加，并且会降低阻燃加工剂对纤维的粘附性能。
所述有机溶剂包括：芳香烃类，如甲苯、二甲苯和烷基萘等；醇，如甲醇、乙醇、异丙醇和乙二醇等；酮，如丙酮和甲基乙基酮等；醚，如二氧杂环乙烷和乙基纤维素等；酰胺，如二甲基甲酰胺等；亚砜，如二甲基亚砜等；和卤代烃，如二氯甲烷和氯仿等。这些化合物均可以单独使用，也可以两种或两种以上混合使用。
如果阻燃加工剂是乳化的液体或分散的液体，所述阻燃加工剂可以通过已知的用于制备乳化型或分散型阻燃加工剂的乳化或分散装置来制备，如均质机、胶体研磨机、球磨机和砂磨机(sand grinder)等。
所述常规已知的添加剂包括紫外吸收剂、防静电剂、防水防油剂、防垢剂、硬化剂、手感调整剂、软化剂、抗菌剂、吸水剂、防滑剂和载体等。
所述紫外吸收剂包括苯并三唑类紫外吸收剂和二苯甲酮类紫外吸收剂等。
另外，所述载体将在阻燃处理方法的方法3中进行描述。
(阻燃处理方法)
本发明提供的阻燃处理方法通过使用含有上述磷化合物的阻燃加工剂使聚酯纤维具有阻燃特性。下面将对阻燃处理方法进行具体的描述，并且本发明的磷化合物同样适用于普通树脂。
本发明的阻燃处理方法是一种用于得到阻燃纤维(阻燃物体)的方法。将含有阻燃剂的阻燃加工剂与聚酯纤维接触，其中所述阻燃剂含有本发明提供的磷化合物；将磷化合物固定在聚酯纤维上(固定步骤)，然后将聚酯纤维加热而进行后处理(热处理步骤)。
在固定步骤中，本发明的磷化合物被固定在聚酯纤维的表面，或者将一部分磷化合物吸收进入聚酯纤维内部并固定于聚酯纤维。
在热处理步骤中，聚酯纤维的分子结构变的松散或膨胀，被吸收进入其内部的磷化合物在其内部分散并固定于聚酯纤维。
由于本发明的磷化合物为具有特定芳香基团的结构，因此很容易固定于聚酯纤维的内部，并且能够大量地、牢固地固定。
如果实施阻燃处理方法时使用传统的磷阻燃剂，阻燃剂中具有较低分子量的物质可能在150℃的热处理中被分散，并且可能产生烟。然而，如果在实施阻燃处理方法时使用本发明的磷化合物，则不会产生烟，不会影响工作环境。
下述方法1-3为本发明的阻燃处理方法的优选实施方式。
方法1
方法1为在100-220℃的条件下对聚酯纤维进行加热，其中聚酯纤维与阻燃加工剂进行接触，可以使用热空气或湿热法进行加热，如喷淋-干燥-固化法(spray-dry-cure method)、浸轧-干燥-蒸汽法(pad-dry-steam method)、浸轧-蒸汽法(pad-steam method)和浸轧-干燥-固化法(pad-dry-cure method)等。
首先，在聚酯纤维上喷淋或浸轧阻燃加工剂或它的稀释液(固定步骤)，并将其干燥。然后，将纤维加热至100-220℃，优选为160-200℃，进一步优选为180-200℃，在常压下保持几十秒到几分钟(热处理步骤)。
如果温度过低，聚酯纤维的分子结构不能充分松散或膨胀来吸收阻燃加工剂中的磷化合物。因此，是不优选的，因为很难使聚酯纤维具有足够的阻燃性能。另一方面，如果温度过高，磷化合物能够被牢固地固定在聚酯纤维上。然而，这也是不优选的，因为根据加热条件，聚酯纤维本身的强度可能被降低，或者由于加热而变性。
在常压下，在上述理想的温度范围内，阻燃加工剂中的磷化合物的被稳定和充分地固定在聚酯纤维分子结构的非晶体区域。因此，根据方法1，聚酯纤维可以具有充分的阻燃性能和洗涤的耐久性能。
方法2
方法2是在高温和常压下或在高温和高压(如90-150℃的温度和常压至0.4MPa的压强)的条件下对聚酯纤维进行热处理，同时将聚酯纤维浸渍在阻燃加工剂或它的稀释液中。也就是说，方法2是将固定步骤和热处理步骤同时进行。
特别地，在使用筒子染色机(package dyeing machine)如喷射染色机(jetdyeing machine)、经轴染色机(beam dyeing machine)和弹性染色机(cheesedyeing machine)等将聚酯纤维浸渍在阻燃加工剂中时，在常压至0.4MPa的压强下，将纤维加热至90-150℃(高温和常压或高温和高压)，优选为在0.05-0.3MPa下加热至110-140℃，保持几分钟至几十分钟。
如果温度过低，聚酯纤维的分子结构不能充分松散或膨胀来吸收阻燃加工剂中的磷化合物。因此，是不优选的，因为很难使聚酯纤维具有足够的阻燃性能。另一方面，如果温度过高，磷化合物可以被牢固地固定在聚酯纤维上。然而，这也是不优选的，因为根据加热条件，聚酯纤维本身的强度可能被降低，或者由于加热而变性。
与方法1类似，在上述理想的温度和压强范围内，阻燃加工剂中的磷化合物被稳定和充分地固定于聚酯纤维分子结构内部的非晶体区域。因此，根据方法2，聚酯纤维可以具有充分的阻燃性能和洗涤的耐久性能。此外，在将聚酯纤维浸渍在阻燃加工剂或它的稀释液中之前，可以在上述温度范围内，对阻燃加工剂或它的稀释液进行预热。
方法3
方法3是将阻燃纤维浸渍在阻燃加工剂或它的稀释液中，其中，所述阻燃加工剂或它的稀释液是由方法2中所述的阻燃加工剂或它的稀释液和额外的载体形成的混合物，并将纤维在例如80-130℃的温度下、常压至0.2MPa的压强下，加热几分钟至几十分钟。所述载体是指能够使聚酯纤维膨胀并促进磷化合物在纤维的分子排列上顺利地固定的物质。
所述载体包括常规已知用于染色的载体。例如，所述载体包括如氯苯、芳香酯、甲基萘、二苯基、苯甲酸和邻-苯基苯酚等在内的化合物。这些化合物可以单独使用，也可以将两种或两种以上混合使用。
所述载体的混合量为0.1-10％o.w.f.(以纤维的重量为基准)，优选为1.0-5.0％o.w.f.。
如果所述载体的混合量不足，则磷化合物(I)或磷化合物(II)不能充分地被激发并固定于聚酯纤维。因此，是不优选的，因为聚酯纤维不具有阻燃性能。另一方面，如果所述载体的混合量过多，则载体不能被乳化或分散在阻燃加工剂或它的稀释液中，因此也是不优选的。
为了使载体顺利地被乳化或分散于阻燃加工剂或它的稀释液中，可以在载体中适当地添加表面活性剂。所述表面活性剂的例子包括硫酸化蓖麻油、烷基苯磺酸盐、二烷基磺基丁二酸酯、聚氧化乙烯(POE)蓖麻油醚和POE烷基苯基醚等。
在方法3中，阻燃加工剂中被乳化或分散的载体粘附在聚酯纤维上并激发磷化合物在聚酯纤维分子排列上的固定。因此，即使是在温和的加热条件下，如在80-130℃、常压的条件下，也可以在聚酯纤维内部稳定地固定有能够实现有效阻燃性能的足够量的磷化合物(I)或磷化合物(II)。
另外，由于如上所述的加热条件温和，在热处理步骤中对聚酯纤维的热效应(加热负载和加热史等)降低。相应地，可以有效地防止聚酯纤维在热处理过程中强度的降低和变性。另外，与方法2类似，这一方法可以同时实施固定步骤和热处理步骤。而且，在将聚酯纤维浸渍在阻燃加工剂或它的稀释液中之前，可以在上述温度范围内，对添加了的载体之后的阻燃加工剂或它的稀释液进行预热。
在上述方法中，将阻燃加工剂中的磷化合物固定于聚酯纤维的时间可以为任意的时间段，包括对聚酯纤维进行染色之前、染色过程中或染色之后。从降低处理步骤和人力，并提高工作效率的角度考虑，优选为在对聚酯纤维进行染色过程中将磷化合物进行固定。
另外，在上述方法中，优选情况下，在热处理之后还通过已知方法将聚酯纤维进行浸泡，从而将松散地粘附在纤维上的磷化合物去除掉。
用于浸泡聚酯纤维的清洁剂包括常规的阴离子型、非离子型和两性表面活性剂，以及它们的混合物。
此外，如果聚酯纤维不需要具有洗涤的耐久性能，则阻燃加工剂中的磷化合物不需要紧密的固定在聚酯纤维的表面，而可以松散地粘附在聚酯纤维表面。在这种情况下，完全可以省略热处理步骤。而且，即使磷化合物松散地粘附在聚酯纤维表面，纤维也可以具有阻燃性能。
如果聚酯纤维还需要具有阻燃性能以外的其他特性，可以单独地为纤维提供各种特性。含有已知添加剂的阻燃加工剂可以在不影响本发明的效果的情况下使用，然后在通过上述方法1-3对聚酯纤维进行处理，从而可以同时使聚酯纤维具有多种特性。
上述处理方法的例子包括，使用丙烯酸树脂和聚合乳胶等的背面涂覆法。也就是说，这个方法可以通过在纤维表面涂覆含有本发明的磷化合物的丙烯酸树脂或聚合乳胶的背面涂敷剂，使聚酯纤维具有阻燃性能。
上述阻燃处理方法是将本发明的磷化合物固定于纤维的后处理。如果纤维是合成纤维或半合成纤维，可以通过将混合有本发明的磷化合物的熔融聚合物进行纺丝来获得具有阻燃性能的纤维。温度和速度等纺丝的条件没有特别的限制，可以根据传统的纺丝条件进行设定。
例如，如果纤维是聚酯纤维，纤维中磷原子(P)的含量至少为0.05质量％，优选为0.1-3.0质量％，进一步优选为0.2-2.0质量％。
如果磷原子的含量低于0.05质量％，由于不具有足够的阻燃性能而不优选。另外，如果磷原子的含量超过3.0质量％，由于阻燃效果过剩而聚酯纤维本身的性质降低则同样不优选。
(阻燃聚酯纤维)
本发明的阻燃聚酯纤维是通过将如式(I)所示的磷化合物固定于聚酯纤维而形成的。
本发明的阻燃聚酯纤维可以通过使用含有阻燃剂的阻燃加工剂对聚酯纤维进行处理而得到，其中，所述阻燃剂含有本发明的磷化合物。
以本发明的阻燃聚酯纤维的重量为基准，如式(I)所示的磷化合物的固定量优选为0.1-30重量％。
实施例
下面将通过参考合成实施例、对比合成实施例、实施例和对比例对本发明进行详细的说明。然而，这些实施例不是对本发明范围的限制。
合成实施例1(磷化合物1的合成)
(反应)
向配备有搅拌器、温度计、滴液装置、氯化氢吸收装置和冷凝器的1L的四颈烧瓶中，加入104.0g(1mole)的新戊二醇和114.4g氯苯。在搅拌的情况下，将得到的混合物加热至45-55℃，在1小时内将153.5g(1mole)的三氯氧化磷滴加至混合物中。加入之后，将混合物在75℃下加热1小时，然后在相同的温度(75℃)下反应1小时，将生成的65.7g的氯化氢去除掉。然后，在相同的温度(75℃)下减压，并在26.6KPa压力下保持2小时，剩余的氯化氢以气体形式被吸收。得到298.9g的反应混合物。通过GPC检测(凝胶渗透色谱)，反应混合物的纯度为95.6面积％。
将得到的反应混合物冷却至室温，向其中加入161.5g(0.95mole)的2-苯基苯酚(邻-苯基苯酚)，0.9g氯化镁和145.6g的氯苯。将混合物加热至65-75℃并搅拌，在1小时内向该混合物中滴加106.1g(1.05moles)的三乙胺。然后，混合物在相同的温度(75℃)下反应1小时，得到5，5-二甲基-2-(2’-苯基苯氧基)-1，3，2-二氧磷杂环己烷-2-氧的混合物。
(后处理)
在85℃下加入相对于三乙胺过量的氯化氢溶液，使制得的混合物进行中和，将混合物静置，并分离油相。然后，使用约85℃的水对所得的油相进行洗涤，然后脱水。将得到的油相缓慢地冷却，从油相中结晶出259.8g白色针状晶体。通过凝胶渗透色谱进行检测，得到的晶体的纯度为99.0面积％。而且，如果将所有的晶体均视为目标混合物，则粗产率为86.0％。
通过元素分析和紫外光谱仪、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和红外光谱的吸收光谱对磷化合物进行定量分析，通过定量分析结果确定了所得晶体的结构，可以确定晶体为具有下述结构式的5，5-二甲基-2-(2’-苯基苯氧基)-1，3，2-二氧磷杂环己烷-2-氧(磷化合物1)。
另外，通过微量熔点测量设备(型号：MP-J3，制造商：Yanaco Co.，LTD.)测定该晶体的熔点。
通过元素分析和吸收光谱对混合物的定量分析结果为(括号内为理论值)：
碳：64.3％(64.2％)
氢：5.9％(6.0％)
磷：9.7％(9.7％)
熔点：127至130℃
红外光谱(KBr)：2992，2352，1584，1514，1485，1430，1373，1306，1251，1104，1158，1120，1050，1004，980，947，922，877，701，624cm-1
NMR：
1H-NMR(CDCl3；300MHz)；δ7.71(1H，d，J＝8Hz，o-PP)，7.55-7.26(8H，m，o-PP)，3.62(1H，d，J＝10Hz，POCH 2C(CH3)2-)，3.53(2H，dd，JHH＝10Hz，POCH 2C(CH3)2-)，3.48(1H，d，JHH＝10Hz，POCH 2C(CH3)2-)，1.17(3H，s，POCH 2C(CH3)2-)，0.42(3H，s，POCH 2C(CH3)2-)ppm
13C-NMR(CDCl3；75MHz)；δ146.9(d，2JPC＝6Hz)，137.3，132.7(d，3JPC＝7Hz)，130.9，129.6，129.0，128.2，127.6，125.2，120.4(d，3JPC＝2Hz)(o-PP)，77.6(d，2JPC＝7Hz，POCH2C(CH3)2-)，31.5(d，2JPC＝6Hz，POCH2C(CH3)2-)，21.6，19.5ppm
合成实施例2(磷化合物4的合成)
(反应)
按照与合成实施例1中相同的方法，得到混合物，不同之处在于，使用160.0g(1mole)的2-丁基-2-乙基-1，3-丙二醇替换104.0g(1mole)的新戊二醇，并且没有将氯仿加入反应混合物。
(后处理)
在85℃下加入相对于三乙胺过量的氯化氢溶液，使制得的混合物进行中和，将混合物静置，并分离油相。然后，使用约85℃的水对所得的油相进行洗涤，然后脱水。脱水之后，在100℃、2.7KPa下从油相中将溶剂去除掉。将得到312.6g淡黄色液体。通过凝胶渗透色谱测得，得到的液体的纯度为96.6面积％。而且，如果将所有的液体均视为目标混合物，则粗产率为88.0％。
通过元素分析和紫外光谱仪、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和红外光谱的吸收光谱对磷化合物进行定量分析，从分析结果确定了所得液体的结构，可以确定液体为具有下述结构式的5-丁基-5-乙基-(2’-苯基苯氧基)-1，3，2-二氧磷杂环己烷-2-氧(磷化合物4)。
通过元素分析和吸收光谱对混合物的定量分析结果为(括号内为理论值)：
碳：67.3％(67.4％)
氢：7.2％(7.2％)
磷：8.3％(8.3％)
红外光谱(KBr)：3072，2960，2896，1606，1584，1510，1480，1440，1386，1322，1261，1216，1110，1088，1040，941，874，813，774，707，624cm-1
NMR：
1H-NMR(CDCl3；300MHz)；δ7.70-7.23(9H，m，o-PP)，3.75(2H，dd，JHH＝10Hz，JPH＝23Hz，POCH 2C(Et)(Bu)-)，3.46(2H，d，JHH＝10Hz，POCH 2C(Et)(Bu)-)，1.65-0.55(14H，m，Et，Bu)ppm
13C-NMR(CDCl3；75MHz)；δ147.0(d，2JPC＝7Hz)，137.4，132.71(d，3JPC＝7Hz)，132.67(d，3JPC＝7Hz)，130.9，129.7，129.0，128.3，128.2，127.6，127.5，125.2，120.5(o-PP)，75.5(d，2JPC＝7Hz，POCH2C(Et)(Bu)-)，75.3(d，2JPC＝7Hz，POCH2C(Et)(Bu)-)，36.4(d，2JPC＝5Hz，POCH2C(Et)(Bu)-)，36.3(d，2JPC＝5Hz，POCH2C(Et)(Bu)-)，29.3，28.4，24.8，24.1，23.2，23.0，22.8，21.8，13.9，13.7，7.1，6.7ppm
合成实施例3(磷化合物3的合成)
按照与合成实施例1中相同的方法，得到混合物，不同之处在于，使用114.4g甲苯替换114.4g氯苯，使用161.5g的4-苯基苯酚(对-苯基苯酚)(0.95mole)替换161.5g的2-苯基苯酚(邻-苯基苯酚)(0.95mole)，使用127.5g的甲苯替换145.6g的氯苯加入至反应混合物中。
(后处理)
将所得的混合物冷却至室温，加入相对于三乙胺过量的氯化氢溶液，使制得的混合物进行中和，将混合物静置，并分离油相。然后，使用约85℃的水对所得的油相进行洗涤，然后使用离心过滤器将液体去除掉。使用真空干燥器将得到的固体在100℃下干燥，得到253.7g白色固体。通过凝胶渗透色谱测得，得到的晶体的纯度为98.7面积％。而且，如果将所有的固体均视为目标混合物，则粗产率为84.0％。
通过元素分析和紫外光谱仪、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和红外光谱的吸收光谱对磷化合物进行定量分析，从分析结果确定了所得固体的结构，可以确定固体为具有下述结构式的5，5-二甲基-2-(4’-苯基苯氧基)-1，3，2-二氧磷杂环己烷-2-氧(磷化合物3)。
另外，按照与合成实施例1相同的方式测定固体的熔点。
通过元素分析和吸收光谱对混合物的定量分析结果为(括号内为理论值)：
碳：64.3％(64.2％)
氢：6.1％(6.0％)
磷：9.7％(9.7％)
熔点：165至167℃
IR(KBr)：3008，1606，1523，1488，1405，1376，1296，1226，1194，1174，1114，1059，1002，934，861，810，765，720，691，624cm-1
NMR：
1H-NMR(CDCl3；300MHz)；δ7.57-7.31(9H，m，o-PP)，4.27(2H，d，JHH＝11Hz，POCH 2C(CH3)2-)，4.01(2H，dd，JHH＝11Hz，JPH＝22Hz，POCH 2C(CH3)2-)，1.34(3H，s，POCH 2C(CH3)2-)，0.92(3H，s，POCH 2C(CH3)2-)ppm
13C-NMR(CDCl3；75MHz)；δ149.7(d，2JPC＝6Hz)，140.0，138.1，128.7，128.4，127.2，126.9，119.7(d，3JPC＝5Hz)(o-PP)，78.3(d，2JPC＝7Hz，POCH2C(CH3)2-)，32.1(d，2JPC＝6Hz，POCH2C(CH3)2-)，21.6，20.1ppm
合成实施例4(磷化合物6的合成)
按照与合成实施例1中相同的方法，得到混合物，不同之处在于，使用160.0g(1mole)2-丁基-2-乙基-1，3-丙二醇替换104.0g新戊二醇，使用267.2g的甲苯替换114.4g的氯苯，以及使用161.5g(0.95mole)的4-苯基苯酚(对-苯基苯酚)替换161.5g(0.95mole)的2-苯基苯酚(邻-苯基苯酚)。
(后处理)
在85℃下，在所得的混合物中加入相对于三乙胺过量的氯化氢溶液，使制得的混合物进行中和，将混合物静置，并分离油相。然后，使用约85℃的水对所得的油相进行洗涤，然后使用离心过滤器除去液体。使用真空干燥器将得到的固体在90℃下干燥，得到248.7g白色固体。通过凝胶渗透色谱测得，得到的固体的纯度为98.5面积％。而且，如果将所有的固体均视为目标混合物，则粗产率为70.0％。
通过元素分析和紫外光谱仪、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和红外光谱的吸收光谱对磷化合物进行定量分析，从分析结果确定了所得固体的结构，可以确定固体为具有下述结构式的5-丁基-2-(2’-苯基苯氧基)-1，3，2-二氧磷杂环己烷-2-氧(磷化合物6)。
另外，按照与合成实施例1相同的方式测定固体的熔点。
通过元素分析和吸收光谱对混合物的定量分析结果为(括号内为理论值)：
碳：67.4％(67.4％)
氢：7.2％(7.2％)
磷：8.3％(8.3％)
熔点：104至110℃
红外光谱(KBr)：2960，1610，1517，1485，1386，1299，1226，1181，1082，1027，941，864，806，762，698，634cm-1
NMR：
1H-NMR(CDCl3；300MHz)；δ7.57-7.30(9H，m，o-PP)，4.26-4.11(4H，m)，1.81-1.66(2H，m，CH2)，1.43-1.17(6H，m，Et，Bu)，0.97-0.83(6H，m，Et，Bu)ppm
13C-NMR(CDCl3；75MHz)；δ149.7(d，2JPC＝6Hz)，140.0，138.1，128.7，128.4，127.2，126.8，119.74，119.71，119.67(o-PP)，76.0(d，2JPC＝7Hz，POCH2C(Et)(Bu)-)，75.8(d，2JPC＝7Hz，POCH2C(Et)(Bu)-)，37. 0，36.8(d，2JPC＝5Hz，POCH2C(Et)(Bu)-)，29.8，28.8，24.9，24.5，23.2，23.1，23.0，22.1，13.9，13.7，7.1，7.0ppm
合成实施例5(磷化合物7的合成)
按照与合成实施例1中相同的方法，得到混合物，不同之处在于，使用114.4g的甲苯替换114.4g的氯苯，使用137.0g(0.95 mole)的2-萘(β-萘)替换161.5g(0.95mole)的2-苯基苯酚(邻-苯基苯酚)，并且不向反应混合物中加入氯苯。
(后处理)
在85℃下，在所得的混合物中加入相对于三乙胺过量的氯化氢溶液，使制得的混合物进行中和，将混合物静置，并分离油相。然后，使用约85℃的水对所得的油相进行洗涤，然后使用离心过滤器除去液体。使用真空干燥器将得到的固体在100℃下干燥，得到227.5g白色固体。通过凝胶渗透色谱测得，得到的固体的纯度为99.0面积％。而且，如果将所有的固体均视为目标混合物，则粗产率为82.0％。
通过元素分析和紫外光谱仪、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和红外光谱的吸收光谱对磷化合物进行定量分析，从分析结果确定了所得固体的结构，可以确定固体为具有下述结构式的5，5-二甲基-2-(2’-萘氧基)-1，3，2-二氧磷杂环己烷-2-氧(磷化合物7)。
另外，按照与合成实施例1相同的方式测定固体的熔点。
通过元素分析和吸收光谱对混合物的定量分析结果为(括号内为理论值)：
碳：61.6％(61.6％)
氢：5.9％(5.8％)
磷：10.6％(10.6％)
熔点：151至155℃
红外光谱(KBr)：2992，2896，1632，1600，1513，1466，1374，1357，1306，1251，1210，1171，1123；1053，973，938，915，867，826，784，755，675，627cm-1
NMR：
1H-NMR(CDCl3；300MHz)；δ7.85-7.78(3H，m，β-Np)，7.72(1H，s，β-Np)，7.51-7.37(m，3H，β-Np)，4.29(2H，d，J＝11Hz，POCH 2C(CH3)2-)，4.01(2H，dd，JHH＝11Hz，POCH 2C(CH3)2-)，1.35(3H，s，POCH 2C(CH3)2-)，0.92(3H，s，POCH 2C(CH3)2-)ppm
13C-NMR(CDCl3；75MHz)；δ147.8(d，2JPC＝7Hz)，133.8，130.8，129.9，127.6，127.3，126.7，125.4，119.4(d，3JPC＝6Hz)，115.8(d，3JPC＝5Hz)(o-PP)，78.3(d，2JPC＝7Hz，POCH2C(CH3)2-)，32.1(d，2JPC＝6Hz，POCH2C(CH3)2-)，21.6，20.0ppm
对比合成实施例1(对比磷化合物1的合成)
按照与合成实施例1中相同的方法，得到混合物，不同之处在于，使用114.4g的甲苯替换114.4g的氯苯，使用89.3g(0.95mole)的苯酚替换161.5g(0.95mole)的2-苯基苯酚(邻-苯基苯酚)，并且不向反应混合物中加入氯苯。
(后处理)
在85℃下，在所得的混合物加入相对于三乙胺过量的氯化氢溶液，使制得的混合物进行中和，将混合物静置，并分离油相。然后，使用约85℃的水对所得的油相进行洗涤，然后使用离心过滤器除去液体。使用真空干燥器将得到的固体在100℃下干燥，得到210.0g白色固体。通过凝胶渗透色谱测得，得到的固体的纯度为99.2面积％。而且，如果将所有的固体均视为目标混合物，则粗产率为86.8％。
实施例1-5和对比例1-4
以下为实施例和对比例中用作阻燃剂的磷化合物和聚酯纤维。
(a)磷化合物的成份
磷化合物1：(见合成实施例1)
磷化合物4：(见合成实施例2)
磷化合物3：(见合成实施例3)
磷化合物6：(见合成实施例4)
磷化合物7：(见合成实施例5)
对比磷化合物1：含有苯基和磷酰结构的磷化合物(见对比合成实施例1)
对比磷化合物2：10-苯基-9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧(商品名：BCA，制造商：Sanko Co.，Ltd.)
对比磷化合物3：三苯基磷酸盐(商品名：TPP，制造商：Daihachi Chemicalindustry Co.，Ltd.)
对比磷化合物4：缩聚型磷酸酯(见下式)(商品名：CR-733S，制造商：Daihachi Chemical industry Co.，Ltd.)，液体(25℃)
其中，平均缩聚率由数字1.4表示。
(b)聚酯纤维
聚酯纤维织物由100％的聚对苯二甲酸乙二醇酯 (每平方米的重量为250g/m2)制成。
制备用于对聚酯纤维织物进行阻燃处理的阻燃加工剂。
(1)阻燃加工剂1的制备
在玛瑙研钵中，将5g的磷化合物1和5g作为分散稳定剂的商品名为Alcaseagum(Hakuto Co.，Ltd.)的物质进行混合并研磨。然后，向得到的混合物中滴加几滴水，并重复这一过程至得到糊状物，滴加的水共约20 g。在高速混合器中搅拌该糊状物，同时逐渐向糊状物加入约80g的水，得到白色分散的液体阻燃加工剂1。
(2)阻燃加工剂2的制备
将10g的磷化合物4和1.5g的作为分散稳定剂的商品名为Disper N-700(Meisei Chemical Works，Ltd.)的物质混合。然后，向得到的混合物中滴加几滴水，并重复这一过程至得到糊状物，滴加的水共约20g。在高速混合器中搅拌该糊状物，同时逐渐向糊状物加入约80g的水，得到白色分散的液体阻燃加工剂2。
(3)阻燃加工剂3的制备
按照与制备阻燃加工剂1相同的方式制得白色分散的液体阻燃加工剂3，不同之处在于，使用磷化合物3替换磷化合物1。
(4)阻燃加工剂4的制备
按照与制备阻燃加工剂1相同的方式制得白色分散的液体阻燃加工剂4，不同之处在于，使用磷化合物6替换磷化合物1。
(5)阻燃加工剂5的制备
按照与制备阻燃加工剂1相同的方式制得白色分散的液体阻燃加工剂4，不同之处在于，使用磷化合物7替换磷化合物1。
(6)阻燃加工剂6的制备
按照与制备阻燃加工剂1相同的方式制得白色分散的液体阻燃加工剂6，不同之处在于，使用对比磷化合物1替换磷化合物1。
(7)阻燃加工剂7的制备
按照与制备阻燃加工剂1相同的方式制得白色分散的液体阻燃加工剂7，不同之处在于，使用对比磷化合物2替换磷化合物1。
(8)阻燃加工剂8的制备
按照与制备阻燃加工剂1相同的方式制得白色分散的液体阻燃加工剂8，不同之处在于，使用对比磷化合物3替换磷化合物1。
(9)阻燃加工剂9的制备
按照与制备阻燃加工剂2相同的方式制得白色分散的液体阻燃加工剂9，不同之处在于，使用对比磷化合物4替换磷化合物2。
使用阻燃加工剂1-5(实施例1-5)和阻燃加工剂6-9(对比例6-9)对聚酯纤维织物进行阻燃处理。
将阻燃加工剂加入到含有4％o.W.f.的分散染料(商品名：Dianix BlueAC-E，制造商：Mitsubishi Chemistry Corporation)的染色浴中，以获得8％o.w.f.的磷化合物浓度。该染色浴含有阻燃加工剂和聚酯纤维织物，使用微型颜色测试机(制造商：TEXAM Co.，Ltd.)设定浴比为1∶30，将聚酯纤维织物在130℃下加热60分钟。在70℃下，对处理后的聚酯纤维织物进行还原清洁20分钟，使用热水洗涤，然后干燥。然后，在150℃下，对聚酯纤维织物加热3分钟。
按照下述测试对经阻燃处理的聚酯纤维织物进行评估。然而，阻燃加工剂6(对比例1)没有进行根据下述(6)的颜色对光的耐久性和(7)的颜色对摩擦的耐久性进行测试。
(1)阻燃剂的定量分析
将硫酸、硝酸和高氯酸加入到阻燃处理后的聚酯纤维织物样品中进行热解，并使用蒸馏水对样品进行稀释。然后通过加入定量的硝酸、钒酸铵溶液和钼酸铵溶液使样品显色，通过分光光度计对样品的吸光度进行测定。
通过将得到的吸光度与磷标准溶液的吸光度进行比较，得到试样中磷的含量(P％)。假设所有的磷含量都来自于阻燃剂，因此可以得到样品中阻燃加工剂的固定量。结果如表1所示。
(2)阻燃性能测试
对阻燃处理后的聚酯纤维织物、按照JIS L1018中的8.58.4b)6.2)的F-2法进行5次洗涤后的织物和按照JISL1018中的8.58.4b)5.2)的E-2法进行5次干洗(DLC)后的织物，按照JISL1091中的D法进行防火测试。结果如表1所示。
(3)染色性能
通过肉眼观察阻燃处理后的聚酯纤维织物。染色性能的等级表示为好、较好、较差和差。结果如表1所示。
染色性能是用于评价色素(染色)如何停留在材料(纤维)上，以及色素(染色)如何接近于设想的颜色的标准。
(4)质地
通过手的触摸来评价阻燃处理后的聚酯纤维织物。并评价为好、较好和差。结果如表1所示。
(5)冒烟性能
在150℃对纤维进行热加热时，确定存在或不存在由阻燃剂产生的冒烟。使用含有低分子量阻燃剂的阻燃加工剂进行阻燃处理而得到的纤维产生了浓烟。结果如表1所示。
(6)颜色对光的耐久性
根据JIS-L0842的颜色耐久性试验用紫外线炭棒弧光灯光对阻燃处理后的织物进行评价。将织物在光线下暴露20小时，然后根据一般标准的4级进行评价。结果如表1所示。
(7)颜色对摩擦的耐久性
根据JISL0849的颜色对摩擦的耐久性试验对阻燃处理后的织物进行评价。对摩擦的耐久性的等级中，5级为最高，1级为最低。结果如表1所示。
表1
| 吸收性能(％o.w.f) | 阻燃性能 | 染色性能 | 质地 | 冒烟性能 | 颜色对光的耐久性 | 颜色对摩擦的耐久性 | ||||
| D法，点燃(次数) | ||||||||||
| 阻燃处理后 | 阻燃处理后 | 洗涤5次后 | 经DLC处理后 | 20小时 | 干燥(等级) | 可湿性(等级) | ||||
| 实施例1 | 2.4 | 4 | 4 | 4 | 好 | 好 | 无烟 | 高于4级 | 4-5 | 4-5 |
| 实施例2 | 3.8 | 4 | 4 | 4 | 较好 | 好 | 无烟 | 高于4级 | 2-3 | 3 |
| 实施例3 | 2.4 | 4 | 4 | 4 | 好 | 好 | 无烟 | 4级 | 4-5 | 4-5 |
| 实施例4 | 5.3 | 5 | 5 | 4 | 较好 | 较好 | 无烟 | 4级 | 2 | 2-3 |
| 实施例5 | 2.5 | 4 | 4 | 3 | 好 | 好 | 无烟 | 低于4级 | 4-5 | 4-5 |
| 对比例1 | 0.4 | 1 | 1 | 1 | 好 | 好 | 无烟 | - | - | - |
| 对比例2 | 3.6 | 3 | 3 | 3 | 较差 | 差 | 无烟 | 低于4级 | 4-5 | 4-5 |
| 对比例3 | 4.0 | 2 | 2 | 1 | 差 | 差 | 冒烟 | 高于4级 | 3 | 2-3 |
| 对比例4 | 1.6 | 2 | 2 | 1 | 差 | 好 | 冒烟 | 高于4级 | 4 | 4 |
表1的结果说明：
(1)与对比例1-4中的聚酯纤维织物相比，实施例1-5中的聚酯纤维织物在包括洗涤前、洗涤后或干式清洁后在内的任何状态下均表现出了更优异的阻燃性能并具有作为纤维的更好的内在性质，如染色性能和质地等。
(2)对比例1-4中的聚酯纤维织物显示出低阻燃性(对比例1和4)、染色性能差、颜色对光的耐久性差和褪色；因此没有显示出纤维的独特性质(对比例2)或在对织物进行处理时由于低分子量的磷化合物而生成了烟(对比例3和4)。
从这些结果可以看出，本发明的磷化合物可以为聚酯纤维提供阻燃性能，并且不会损害纤维的内在性质，如染色性能和质感等。
另外，还可以看出，使用用于聚酯纤维的阻燃加工剂，所述阻燃加工剂含有本发明的磷化合物作为阻燃剂，将磷化合物固定于聚酯纤维的阻燃处理方法可以在染色的同时使聚酯纤维具有阻燃性能。此外，还可以看出，该阻燃处理方法不会破坏纤维的内在性质，如染色性能和质感等，并且具有优秀的牢固性，在很多方面都表现优秀。而且，本发明的磷化合物是非卤素型，可以除去卤素型的不利作用。
上述实施例对阻燃聚酯纤维进行了描述。然而，不需要重复的是，本发明的磷化合物同样适用于普通树脂。
Claims (13)
1.一种磷化合物，该化合物具有如式(I)所示的结构：
其中，R1和R2相同或不同，为氢原子、具有1-6个碳原子的直链或支链烷基、或选择性地被具有1-4个碳原子的烷基取代的具有6-12个碳原子的芳香基；R3、R4、R5、R6和R7相同或不同，为氢原子，或选择性地被具有1-4个碳原子的烷基取代的具有6-12个碳原子的芳香基，或者R3和R4、R4和R5、R5和R6、或R6和R7可以与跟它们相连的苯环中的碳原子一起形成六元环，但是R3、R4、R5、R6和R7不同时为氢原子。
2.根据权利要求1所述的磷化合物，其中，该化合物具有如式(II)所示的结构：
其中，R1和R2具有如权利要求1中所述的定义相同的定义，R3、R4、R5、R6和R7相同或不同，为氢原子，或选择性地被具有1-4个碳原子的烷基取代的具有6-12个碳原子的芳香基，但是R3、R4、R5、R6和R7不同时为氢原子。
3.根据权利要求1所述的磷化合物，其中，该化合物具有如式(III)所示的结构：
其中，R1和R2具有如权利要求1中所述的定义相同的定义。
4.根据权利要求1-3中的任意一项所述的磷化合物，其中，R1和R2为具有1-6个碳原子的直链或支链烷基。
5.根据权利要求1-3中的任意一项所述的磷化合物，其中，R1和R2为甲基与甲基的组合、或乙基与正丁基的组合。
6.根据权利要求1或2所述的磷化合物，其中，R3、R4、R5、R6和R7中的任意一个为未被取代的芳香基，其它为氢原子。
7.根据权利要求1或2所述的磷化合物，其中，R3、R4、R5、R6和R7中的任意一个为苯基。
8.根据权利要求2所示的磷化合物，其中，该化合物具有如下式所示的结构：
9.一种阻燃剂，该阻燃剂含有权利要求1-8中的任意一项所述的磷化合物。
10.一种用于聚酯纤维的阻燃加工剂，该阻燃加工剂含有阻燃剂，该阻燃剂含有权利要求1-8中的任意一项所述的磷化合物。
11.一种阻燃处理方法，其中，该方法通过使用含有权利要求1-8中的任意一项所述的磷化合物的阻燃加工剂而使聚酯纤维具有阻燃性能。
12.一种阻燃聚酯纤维，该聚酯纤维是通过将如式(I)所示的磷化合物固定于聚酯纤维而形成的：
其中，R1和R2相同或不同，为氢原子、具有1-6个碳原子的直链或支链烷基、或选择性地被具有1-4个碳原子的烷基取代的具有6-12个碳原子的芳香基；R3、R4、R5、R6和R7相同或不同，为氢原子，或选择性地被具有1-4个碳原子的烷基取代的具有6-12个碳原子的芳香基，或者R3和R4、R4和R5、R5和R6、或R6和R7可以与跟它们相连的苯环中的碳原子一起形成六元环，但是R3、R4、R5、R6和R7不同时为氢原子。
13.根据权利要求12所述的阻燃聚酯纤维，其中，以阻燃聚酯纤维的重量为基准，如式(I)所示的磷化合物的固定量为0.1-30重量％。
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