CN102351904A - 具有笼型结构的磷酸酯稀土盐及其合成方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有笼型结构的磷酸酯稀土盐及其合成方法与其在制备阻燃剂中的应用。本发明是将刚性稳定的笼型磷酸酯结构与具有独特的电子分布和相应的电子云密度的轻稀土元素相结合，充分发挥热稳定性好、磷含量高、成炭催化效率高、稀土配位键合提高相容性和阻燃协效性的双重功效，可应用于膨胀阻燃体系中。本发明具有笼型磷酸酯稀土盐是一种同时兼有结构创新性、安全性、高效性、协效性和广泛适应性的阻燃剂，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于化学合成领域，特别是涉及一种具有笼型结构的磷酸酯稀土盐及其合成方法与其在制备阻燃剂中的应用。
背景技术
磷系阻燃剂的发展
随着国内外环保法规的相继实施，卤系阻燃剂的替代问题越来越迫切。磷系阻燃剂由于其在阻燃性能和物理机械性能的平衡性、产品品种多样性、产品适用性等方面的特点，是最有希望成为下一代主流阻燃剂的品种。
磷是一种变价元素，几乎其所有价态的化合物均已成功地应用到阻燃领域，如-1价的氧化膦、0价态的红磷、+1价态的次膦酸盐、+3价态的亚磷酸酯、+4价的磷酸酯、+5价态的磷酸酯。磷系阻燃剂的适应范围很广，从聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚醚等通用塑料和工程塑料类的热塑性树脂，到环氧树脂、聚氨酯等热固性树脂，均有良好的应用。
新型磷、氮系阻燃剂的分子结构设计原则基本立足于酸源、气源、炭源“三位一体”的膨胀型阻燃剂(IFR)起效原理。
目前阻燃剂主要包括无机阻燃剂和有机阻燃剂。无机阻燃剂主要有氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MDH)、红磷、三氧化二锑、硼酸锌等。ATH和MDH添加量较大，劣化材料的物理机械性能，目前有表面处理技术和纳米技术予以改进。红磷因其颜色限制了使用广度。其它的作为辅助阻燃剂和抑烟剂成分不占主流。有机阻燃剂的代表性产品为卤系阻燃剂，尤其是溴系阻燃剂，具有良好的阻燃性价比，且是目前市场上用量最大的阻燃剂品种，但其环保和卫生性的争议限制了其进一步使用。磷类阻燃剂含磷量高，具有高阻燃性，低添加量，对成品物性影响小的特点。它具有阻燃与增塑双重功能，可使阻燃剂完全实现无卤化、改善塑料成型中的流动加工性能和降低烧蚀，改善热老化性能，提高热变形温度，并可抑制燃烧后的残余物，是一种环保型的阻燃剂。磷系阻燃剂是目前研究最多，技术较为先进的一种阻燃剂，应用面较广，尤其是以其为核心组分之一的膨胀型阻燃体系已成为目前较为推崇的阻燃机理和产品系列，但其价格相对较高，应用量仍较少。膨胀型阻燃剂是近年来国际阻燃领域广为关注的新型复合阻燃剂。它具备独特的阻燃机制和无卤、低烟、低毒特性，符合当今人们保护生态环境的要求，是阻燃剂无卤化的重要途径。膨胀阻燃系统因其酸源、炭源、气源“三源”的协同作用在燃烧时于材料表面形成致密的多孔泡沫炭层，既可阻止内层高聚物的进一步降解及可燃物向表面的释放，又可阻止热源向高聚物的传递以及隔绝氧源，从而阻止火焰的蔓延和传播。与传统的卤系阻燃剂相比，这种阻燃系统在燃烧过程中大大减少了有毒及腐蚀性气体的生成，因而受到阻燃界的一致推崇，是今后阻燃材料发展的主流。
因此研究开发新型的低毒、低烟雾、无害化、高效阻燃抑烟型阻燃剂是阻燃剂发展的重要趋势。
稀土元素在阻燃剂中的应用
稀土元素独特的外电子层结构，显示出既丰富又独特的物理-化学特性，也决定了其化合物具有很多奇特的功能，这是稀土助剂应用的基础。
目前，稀土元素成功应用的添加剂领域有PVC以钙锌和稀土结合的热稳定剂、PP的以稀土多元络合物或稀土与第IIA族金属形成双核络合物的β晶型成核剂。而在阻燃剂领域，CN101475706中创立的稀土有机膦(磷)酸盐结构，可应用于电子材料、增强材料中。
发明内容
本发明提供了一种具有笼型结构的磷酸酯稀土盐。
本发明所提供的具有笼型结构的磷酸酯稀土盐，是将刚性稳定的笼型磷酸酯结构与具有独特的电子分布和相应的电子云密度的轻稀土元素相结合，充分发挥热稳定性好、磷含量高、成炭催化效率高、稀土配位键合提高相容性和阻燃协效性的双重功效，可应用于膨胀阻燃体系中。
具体来讲，本发明所提供的具有笼型结构的磷酸酯稀土盐的化学结构式如式I所示：
其中，Re为镧系轻稀土元素；n为3或4；n为3时，m为1或2，n为4时，m为1或2或3；Ren+中的n与(n-m)中的n取值相同。
所述镧系轻稀土元素可为镧(La)、铈(Ce)、钪(Sc)、钇(Y)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)等镧系稀土元素，优选镧(La)、铈(Ce)。
本发明的第二个目的是提供一种上述具有笼型结构的磷酸酯稀土盐的化学合成方法。
本发明所提供的具有笼型结构的磷酸酯稀土盐的化学合成方法，可包括以下步骤：
1)将1-氧基磷杂-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂双[2，2，2]辛烷(即季戊四醇磷酸酯，PEPA)、三氯氧磷、有机溶剂、催化剂加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，然后缓慢升温，升温至一定温度，保温反应；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、干燥处理，得到中间产物；
2)将第一步反应的中间产物、氯化稀土和一定量水加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，升温至一定温度，保温反应；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、干燥处理，得到最终产物。
在上述方法中，所述步骤1)第一步反应中的有机溶剂优选自乙腈、石油醚、二氧六环或氯仿中的一种，反应物和有机溶剂的质量比为1∶2～9。
所述步骤1)第一步反应中PEPA和三氯氧磷的摩尔比优选为2.0～2.2∶1。
所述步骤1)第一步反应中催化剂优选自氯化铝、氯化镁、氯化钛、氯化锌中的一种或几种，用量为反应物PEPA质量的0.2～3％(质量百分比)。
所述步骤1)第一步反应中的反应温度优选为60～120℃，反应时间优选为2～6小时。
所述步骤2)第二步反应中中间产物和氯化稀土的摩尔比优选为1～3∶1。
所述步骤2)第二步反应中的反应温度优选为90～100℃，反应时间优选为1～3小时。
所述步骤2)第二步反应中的中间产物和水的用量质量比优选为1∶2～9。
所述步骤2)中的氯化稀土所用的稀土元素为镧系轻稀土元素；所述镧系轻稀土元素为镧(La)、铈(Ce)、钪(Sc)、钇(Y)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)等镧系稀土元素。
此外，可以本发明具有笼型结构的磷酸酯稀土盐为活性成份制备成阻燃剂，应用于塑料制品加工中。
具体应用为，将所述具有笼型结构的磷酸酯稀土盐粉碎至大于等于1250目，按质量百分比6～20wt％的量作为阻燃剂加入聚烯烃(PE、PP、PVC等)或工程塑料(PA66、PET、PBT等)原料中，再加上1～8wt％辅助阻燃剂(如三氧化二锑、硼酸锌、三聚氰胺聚磷酸盐等)，混合后经双螺杆挤出造粒，再经塑料加工机械(如注塑机等)成型得到塑料制品。
本发明在笼型磷酸酯结构中引入了轻稀土元素，主要是镧(La)系轻稀土元素，如镧(La)、铈(Ce)等镧系轻稀土元素，形成了笼型磷酸酯稀土盐。这种笼型磷酸酯稀土盐在塑料加工温度下稳定性极高，且磷含量较高、催化成炭效果较好。同时，稀土元素独特的电子分布和相应的电子云密度，能够与其它大部分元素形成配位键，不仅不影响高分子材料物理机械性能，还能带来性能提升，配位键的存在还带来了良好的协同效应，应用于磷-氮膨胀阻燃体系中，具有一定的与无机化合物结合的作用，替代了部分表面处理剂的功效，节约了产品成本。
本发明不仅提出了新型笼型磷酸酯稀土盐阻燃剂的结构，并开发出了其合成工艺。经过各种检测仪器进行分析，其结构均符合本发明结构的设计要求，并且工艺上有效可行，具有较强的工业操作性，经检测，通过本发明合成工艺得到的笼型磷酸酯稀土盐阻燃剂，收率可达80％以上。
本发明的笼型磷酸酯稀土盐阻燃剂具有以下特点：
(1)是一种笼型磷酸酯稀土盐结构，具有结构创新性；本结构在单一化学结构中存在较大量的碳元素和氧元素，尤其是氧元素在燃烧过程中可结合高分子材料中长碳链中的氢生成水，在高温环境中迅速蒸发成水蒸气，不仅吸收了环境的热量，还稀释了可燃物浓度，磷元素在本结构中含量较高，磷含量可达到15～19％，燃烧过程中的高温可迅速将磷氧化成磷酸，磷酸可起到催化成炭的作用，催化生成的碳层可覆盖在固体高分子材料表面隔热隔氧，阻断燃烧过程中最重要的燃烧三角关系，可燃物、热、助燃物之间的关联。由于本结构中磷元素和氧元素的较高含量，因此本结构具有较好的阻燃效果。稀土元素由于具有除化学键合外的配位键合，加上结构较为稳定的笼型结构的存在，使得本化学结构具有较好的热稳定性，使其更易与具有较高热成型温度的高分子材料相配合。此外，在形成碳层的过程中，由于其多重配位作用易于使得碳层结构较为致密，显现出良好的隔热隔氧效果。
(2)阻燃剂选用的稀土来源于轻稀土元素，形成的笼型磷酸酯稀土盐具有无毒、无放射性、对人体和环境安全的特点；
(3)具有较高的磷含量和较好的催化成炭效果；
(4)与成炭组分、氮系组分结合形成膨胀复合阻燃体系；
(5)刚性笼型磷酸酯与稀土结合，与表面处理剂共同使用对无机化合物良好的表面处理协同效果，显著提高了阻燃剂和聚合物之间的相容性，使得阻燃材料的物理机械性能良好；
(6)具有广泛的适用性，能够用于所有聚合物中，包括通用塑料的聚烯烃和各类工程塑料。
因此，本发明具有笼型磷酸酯稀土盐是一种同时兼有结构创新性、安全性、高效性、协效性和广泛适应性的阻燃剂，应用前景广阔。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
具体实施方式
本发明具有笼型结构的磷酸酯稀土盐，是将刚性稳定的笼型磷酸酯结构与具有独特的电子分布和相应的电子云密度的轻稀土元素相结合，充分发挥热稳定性好、磷含量高、成炭催化效率高、稀土配位键合提高相容性和阻燃协效性的双重功效，可应用于膨胀阻燃体系中。本发明完整的技术方案已记载于发明内容部分，以下结合实施例进行具体说明。
下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
实施例1、具有笼型结构的磷酸酯稀土盐-双PEPA磷酸酯镧的化学合成
用本发明的方法合成具有笼型结构的双PEPA磷酸酯镧，具体包括以下步骤：
1)中间产物双PEPA磷酸酰氯的合成：将1-氧基磷杂-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂双[2，2，2]辛烷(即季戊四醇磷酸酯，PEPA)252g(1.4mol)、三氯氧磷64ml(PEPA∶三氯氧磷摩尔比为2∶1)、二氧六环1062g(PEPA按质量用量的4.2倍)、无水氯化镁3.5g(占PEPA按质量用量的1.4％)加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，然后缓慢升温，升温至105℃，保温反应5小时；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、烘干，得到中间产物双PEPA磷酸酰氯236.2g，收率80.5％。
2)将第一步反应的中间产物双PEPA磷酸酰氯220.3g(0.5mol)、氯化镧122.6g(双PEPA磷酸酰氯∶氯化镧摩尔比为1∶1)和800ml水(中间产物按质量用量的3.63倍)加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，升温至95℃，保温反应2小时；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、烘干，得到最终产物双PEPA磷酸酯镧238.7g，收率82.6％。
经检测，得到的双PEPA磷酸酯镧包括在本发明结构式(I)中，m＝1，n＝3，Re＝La。
实施例2、具有笼型结构的磷酸酯稀土盐-双(双PEPA磷酸酯)镧的化学合成
用本发明的方法合成具有笼型结构的双(双PEPA磷酸酯)镧，具体包括以下步骤：
1)中间产物双PEPA磷酸酰氯的合成：将1-氧基磷杂-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂双[2，2，2]辛烷(即季戊四醇磷酸酯，PEPA)528g(2.93mol)、三氯氧磷128ml(PEPA∶三氯氧磷摩尔比为2.1∶1)、乙腈1416g(PEPA按质量用量的2.68倍)、无水氯化铝14.16g(占PEPA按质量用量的2.68％)加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，然后缓慢升温，升温至82℃，保温反应6小时；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、烘干，得到中间产物双PEPA磷酸酰氯520.4g，收率88.6％。
2)将第一步反应的中间产物双PEPA磷酸酰氯440.6g、氯化镧122.6g(双PEPA磷酸酰氯∶氯化镧摩尔比为2∶1)和2000ml水(中间产物按质量用量的4.54倍)加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，升温至100℃，保温反应3小时；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、烘干，得到最终产物双(双PEPA磷酸酯)镧389.9g，收率80.7％。
经检测，得到的双(双PEPA磷酸酯)镧包括在本发明结构式(I)中，m＝2，n＝3，Re＝La。
实施例3、具有笼型结构的磷酸酯稀土盐-双PEPA磷酸酯铈的化学合成
用本发明的方法合成具有笼型结构的双PEPA磷酸酯铈，具体包括以下步骤：
1)中间产物双PEPA磷酸酰氯的合成：与实施例1相同。
2)将第一步反应的中间产物双PEPA磷酸酰氯220.3g、氯化铈141.0g(双PEPA磷酸酰氯∶氯化铈摩尔比为1∶1)和1000ml水(中间产物按质量用量的4.54倍)加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，升温至90℃，保温反应1小时；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、烘干，得到最终产物双PEPA磷酸酯铈242.4g，收率81.3％。
经检测，得到的双PEPA磷酸酯铈包括在本发明结构式(I)中，m＝1，n＝4，Re＝Ce。
实施例4、具有笼型结构的磷酸酯稀土盐-双(双PEPA磷酸酯)铈的化学合成
用本发明的方法合成具有笼型结构的双(双PEPA磷酸酯)铈，具体包括以下步骤：
1)中间产物双PEPA磷酸酰氯的合成：与实施例2相同。
2)将第一步反应的中间产物双PEPA磷酸酰氯440.6g、氯化铈141.0g(双PEPA磷酸酰氯∶氯化铈摩尔比为2∶1)和2000ml(中间产物按质量用量的4.54倍)水加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，升温至100℃，保温反应3小时；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、烘干，得到最终产物双(双PEPA磷酸酯)铈394.3g，收率80.1％。
经检测，得到的双(双PEPA磷酸酯)铈包括在本发明结构式(I)中，m＝2，n＝4，Re＝Ce。
实施例5、具有笼型结构的磷酸酯稀土盐-三(双PEPA磷酸酯)铈的化学合成
用本发明的方法合成具有笼型结构的三(双PEPA磷酸酯)铈，具体包括以下步骤：
1)中间产物双PEPA磷酸酰氯的合成：与实施例2相同。
2)将第一步反应的中间产物双PEPA磷酸酰氯330.45g、氯化铈70.5g(双PEPA磷酸酰氯∶氯化铈摩尔比为3∶1)和2974ml(中间产物按质量用量的9倍)水加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，升温至100℃，保温反应3小时；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、烘干，得到最终产物三(双PEPA磷酸酯)铈313.8g，收率81.5％。
经检测，得到的双(双PEPA磷酸酯)铈包括在本发明结构式(I)中，m＝3，n＝4，Re＝Ce。
实施例6、具有笼型结构的磷酸酯稀土盐-双PEPA磷酸酯钇的化学合成
用本发明的方法合成具有笼型结构的双PEPA磷酸酯钇，具体包括以下步骤：
1)中间产物双PEPA磷酸酰氯的合成：将1-氧基磷杂-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂双[2，2，2]辛烷(即季戊四醇磷酸酯，PEPA)277.2g(1.54mol)、三氯氧磷64ml(PEPA∶三氯氧磷摩尔比为2.2∶1)、石油醚(60～90℃)554.4g(PEPA按质量用量的2倍)、无水氯化锌0.56g(占PEPA按质量用量的0.2％)加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，然后缓慢升温，升温至60℃，保温反应2小时；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、烘干，得到中间产物双PEPA磷酸酰氯255.1g，收率82.7％。
2)将第一步反应的中间产物双PEPA磷酸酰氯220.3g(0.5mol)、氯化钇97.6g(双PEPA磷酸酰氯∶氯化钇摩尔比为1∶1)和441ml水(中间产物按质量用量的2倍)加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，升温至90℃，保温反应1小时；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、烘干，得到最终产物双PEPA磷酸酯钇216.2g，收率81.9％。
经检测，得到的双PEPA磷酸酯钇包括在本发明结构式(I)中，m＝1，n＝3，Re＝Y。
实施例7、具有笼型结构的磷酸酯稀土盐-双(双PEPA磷酸酯)铕的化学合成
用本发明的方法合成具有笼型结构的双(双PEPA磷酸酯)铕，具体包括以下步骤：
1)中间产物双PEPA磷酸酰氯的合成：将1-氧基磷杂-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂双[2，2，2]辛烷(即季戊四醇磷酸酯，PEPA)554.4g(3.08mol)、三氯氧磷128ml(PEPA∶三氯氧磷摩尔比为2.2∶1)、石油醚(90～120℃)4989.6g(PEPA按质量用量的9倍)、无水氯化钛16.6g(占PEPA按质量用量的3％)加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，然后缓慢升温，升温至120℃，保温反应3小时；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、烘干，得到中间产物双PEPA磷酸酰氯525.5g，收率85.2％。
2)将第一步反应的中间产物双PEPA磷酸酰氯440.6g、氯化铕129.2g(双PEPA磷酸酰氯∶氯化铕摩尔比为2∶1)和3000ml水(中间产物按质量用量的6.8倍)加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，升温至100℃，保温反应3小时；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、烘干，得到最终产物双(双PEPA磷酸酯)铕398.1g，收率81.3％。
经检测，得到的双(双PEPA磷酸酯)铕包括在本发明结构式(I)中，m＝2，n＝3，Re＝Eu。
实施例8、具有笼型结构的磷酸酯稀土盐-双(双PEPA磷酸酯)钕的化学合成
用本发明的方法合成具有笼型结构的双(双PEPA磷酸酯)钕，具体包括以下步骤：
1)中间产物双PEPA磷酸酰氯的合成：将1-氧基磷杂-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂双[2，2，2]辛烷(即季戊四醇磷酸酯，PEPA)554.4g(3.08mol)、三氯氧磷128ml(PEPA∶三氯氧磷摩尔比为2.2∶1)、氯仿1663.2g(PEPA按质量用量的3倍)、无水氯化铝8.8g(占PEPA按质量用量的1.59％)加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，然后缓慢升温，升温至61℃，保温反应5小时；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、烘干，得到中间产物双PEPA磷酸酰氯533.6g，收率86.5％。
2)将第一步反应的中间产物双PEPA磷酸酰氯440.6g、氯化钕125.3g(双PEPA磷酸酰氯∶氯化钕摩尔比为2∶1)和1500ml水(中间产物按质量用量的3.4倍)加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，升温至95℃，保温反应2小时；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、烘干，得到最终产物双(双PEPA磷酸酯)钕389.6g，收率80.2％。
经检测，得到的双(双PEPA磷酸酯)钕包括在本发明结构式(I)中，m＝2，n＝3，Re＝Nd。
实施例9、作为阻燃剂在塑料制品中的应用及效果检测
将上述实施例1～8合成的磷酸酯稀土盐粉碎至1250目及其以上(指大于1250目更细部分，平均粒径在个位数微米级)，按质量百分比6～20wt％的量加入聚烯烃(PE、PP、PVC等)或烘干后的工程塑料(PA66、PET、PBT等)中，其中再加上质量百分比1～8wt％辅助阻燃剂如三氧化二锑、硼酸锌、三聚氰胺聚磷酸盐等，在高速搅拌机中常温至100℃下混合，然后将混合料加入到双螺杆挤出机挤出，挤出温度控制为170～220℃(聚烯烃)或者210～270℃(工程塑料)，再经注塑机注塑成塑料制品，温度为170～220℃(聚烯烃)，或者210～270℃(工程塑料)。
以市售固体磷系阻燃剂为对比例，实施例1～8合成的磷系阻燃剂分别以12％的添加量，和1％的硼酸锌，5％的MPP，添加到PBT树脂(含有3％的马来酸酐接枝聚乙烯)中，成型后的塑料制品按ANST/UL94、ASTM D2863、ASTM D2843标准、600℃时残炭率进行性能测试，结果参见表1。同时对对比例和1～8实施例进行热失重测试，结果参见表2。
表1磷酸酯稀土盐阻燃剂实施例的阻燃效果
表2磷酸酯稀土盐阻燃剂热失重测试结果
表1数据显示，本发明的有机膦(磷)酸稀土盐阻燃剂能够达到UL94垂直燃烧标准和相关的氧指数、烟密度标准。
说明本发明的具有双螺环结构的磷酸酯稀土盐在塑料加工温度下稳定性极高(热失重温度较高)，且磷含量较高、催化成炭效果较好(600℃时残炭率较高)，具有低毒、低烟雾(烟密度指标符合ASTM D2843标准)、无害化、高效阻燃抑烟的特点。
Claims (10)
1.一种具有笼型结构的磷酸酯稀土盐，其特征在于：所述具有笼型结构的磷酸酯稀土盐的化学结构式如式I所示：
(式I)
其中，Re为镧系轻稀土元素；n为3或4；n为3时，m为1或2，n为4时，m为1或2或3。
2.根据权利要求1所述的具有笼型结构的磷酸酯稀土盐，其特征在于：所述镧系轻稀土元素为镧(La)、铈(Ce)、钪(Sc)、钇(Y)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)等镧系稀土元素，优选镧(La)、铈(Ce)。
3.一种权利要求1或2所述具有笼型结构的磷酸酯稀土盐的化学合成方法，包括以下步骤：
1)将1-氧基磷杂-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂双[2，2，2]辛烷(即季戊四醇磷酸酯，PEPA)、三氯氧磷、有机溶剂、催化剂加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，然后缓慢升温，升温至一定温度，保温反应；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、干燥处理，得到中间产物；
2)将第一步反应的中间产物、氯化稀土和一定量水加入到带有加热和搅拌装置的反应器中，升温至一定温度，保温反应；反应结束后，降温冷却，经过滤、洗涤、干燥处理，得到最终产物。
4.根据权利要求3所述的化学合成方法，其特征在于：所述步骤1)第一步反应中的有机溶剂选自乙腈、石油醚、二氧六环或氯仿中的一种，季戊四醇磷酸酯和有机溶剂的质量比为1∶2～9；催化剂选自氯化铝、氯化镁、氯化钛、氯化锌中的一种或几种，用量为季戊四醇磷酸酯质量的0.2～3％(质量百分比)。
5.根据权利要求3所述的化学合成方法，其特征在于：所述步骤1)第一步反应中PEPA和三氯氧磷的摩尔比为2.0～2.2∶1。
6.根据权利要求3所述的化学合成方法，其特征在于：所述步骤1)第一步反应中的反应温度为60～120℃，反应时间为2～6小时。
7.根据权利要求3所述的化学合成方法，其特征在于：所述步骤2)第二步反应中中间产物和氯化稀土的摩尔比为1～4∶1。
8.根据权利要求3所述的化学合成方法，其特征在于：所述步骤2)第二步反应中的反应温度为90～100℃，反应时间为1～3小时。
9.根据权利要求3所述的化学合成方法，其特征在于：所述步骤2)第二步反应中所述中间产物和水的用量质量比为1∶2～9。
10.权利要求1或2所述具有笼型结构的磷酸酯稀土盐在制备塑料制品中的应用，其特征在于，将所述具有笼型结构的磷酸酯稀土盐粉碎至大于等于1250目，按质量百分比6～20wt％的量作为阻燃剂加入聚烯烃(PE、PP、PVC等)或工程塑料(PA66、PET、PBT等)原料中，再加上1～8wt％辅助阻燃剂(如三氧化二锑、硼酸锌、三聚氰胺聚磷酸盐等)，混合后经双螺杆挤出造粒，再经塑料加工机械(如注塑机等)成型得到塑料制品。
Priority Applications (1)
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| CN201110220740.2A CN102351904B (zh) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | 具有笼型结构的磷酸酯稀土盐及其合成方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
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