CN102718802A - 芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了化学结构式(I)所示的芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物及其制备方法和用途,该化合物的制备方法是采用六氯环三磷腈、苯酚、烯丙基苯酚为主要原料,通过控制酚的取代和烯丙基的环氧化,制得一种芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物。本发明环氧化合物阻燃元素磷、氮含量高,结构稳定,适用作环氧树脂或其它树脂的阻燃剂,固化后的环氧树脂具有优异的阻燃性和耐热性,且制备方法简单易行。
Description
技术领域
本发明属于有机化合物及其制备方法和用途,涉及一种芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物及其制备方法和用途。该芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物特别适用作环氧树脂的阻燃剂,也可以作为其他树脂的阻燃剂。
背景技术
环氧树脂具有优良的电绝缘性、化学稳定性、粘结性以及较小的固化收缩率等综合性能,且价格适中,因而作为复合材料基体树脂在电子电气、建筑、机械、航空航天等领域得到广泛应用。但环氧树脂本身易燃、耐热性不高,限制了其在高端技术领域中的应用。因此,对环氧树脂进行各种阻燃改性以及开发新型高性能环氧树脂一直是研究的重点。
现有技术中,阻燃环氧树脂的生产主要集中于两条路线,一是将一些无机阻燃剂如氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑,或者含磷化合物如磷酸盐、磷酸酯等添加到环氧树脂体系中得到环氧树脂组合物而达到阻燃的目的,但此类阻燃剂易迁移、析出,阻燃效率低,影响产品性能,使其应用受到一定限制。添加含磷化合物的的例子如CN 1449427A和日本专利特开昭61-134659、特开昭62-223215等。这些专利中涉及的阻燃环氧树脂产品都存在阻燃剂用量大、耐热性、层间粘结力差等问题。
另一条路线是将氮、磷、硅等无卤阻燃元素直接引入到环氧化合物的分子骨架中,制备本质阻燃环氧树脂产品。将磷以化学键形式引入到环氧树脂体系较为成熟的路线是含有DOPO或其衍生物结构的环氧树脂或固化剂。如日本油墨株式会社特开2002-105167、日本化药株式会社特开2002-179774和松下电工株式会社特开2002-003702等。这些例子中公开的含磷环氧树脂虽具有很好的阻燃效果,但其耐热性却明显下降,且制备工艺复杂,限制了其大规模工业化生产和应用;中国专利CN 1587295 A也公开了一种将DOPO衍生物结构引入环氧树脂制备含氮或同时含磷、氮环氧树脂的制备方法,但其阻燃效果没有具体报道,且在800℃的残炭率也仅为14%和11%,其耐热性仍有待进一步提高;中国专利CN 101659677 A和CN 101698701 A分别公开了一种将环磷腈结构引入双酚S型环氧树脂制备同时含磷、氮环氧树脂的制备方法,该方法制备的环氧树脂都具有良好的阻燃性和耐热性,但合成工艺过于复杂,生产成本较高,很难实现大规模的工业化生产和应用。
发明内容
本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足,通过对三聚磷腈化合物的分子结构进行设计,采用六氯环三磷腈、苯酚、烯丙基-苯酚为主要原料,经过取代反应和氧化反应,从而提供一种芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物及其制备方法和用途。本发明提供的芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物具有优异的阻燃性和耐热性,可作为反应型阻燃剂制备无卤环保的耐高温型本质阻燃材料。
本发明的内容是:一种芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物,其特征是该化合物具有(I)的化学结构式:
本发明的另一内容是:一种芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物的制备方法,其特征是包括下列步骤:
a、合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 1: 5.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600~4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至(完全)溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1~1.5h滴毕,再升温至有机溶剂回流温度反应2h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,2~2.5h滴毕,再升温至有机溶剂回流温度继续反应8h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即制得粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 3600~6000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为2%~10%NaOH水溶液、质量百分比为0.5%~2%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即一烯丙基苯氧基五苯氧基三聚磷腈);
b、合成芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物:
在反应器B中加入步骤a制得的含烯丙基三聚磷腈化合物中间体和有机溶剂,室温搅拌溶解,然后在5~10℃温度下缓慢滴加质量百分比为10%~15%间氯过氧苯甲酸(即m-CPBA) 的二氯甲烷溶液, 2~3h滴毕,再室温反应6~24h;将反应液冷却至﹣5~0℃温度下过滤,滤液依次用饱和Na2S2O3(硫代硫酸钠)水溶液、饱和NaHCO3(碳酸氢钠)水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后,即制得芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物;
红外(液膜法,㎝-1):3063,2995,2924,1592,1489,1454,1264,1163,1112,1024,
952,885,768,691;
1H-NMR(400 MHz,CDCl3,δ):7.13~7.25,17H;6.86~7.02,12H;5.32,1H;4.79,
2H;2.17,2H.;
ESI-MS: m/z (M+1)751.0;
元素分析(%):理论值:C:62.48,H:4.54,N:5.61;实测值:C:62.46,H:4.57,N:5.60。
(注:1H-NMR是1H的核磁共振谱分析,CDCl3是所使用的氘代试剂,400MHz是核磁共振仪的射频波频率,后面表示核磁共振峰的位置及对应的H数量。ESI-MS是电喷雾电离质谱,后面表示分子离子峰的位置,为分子量加1)。
本发明的另一内容中:所述步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体可以替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 2: 4.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600~4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1~1.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应4h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,2~2.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应6h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 3600~6000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为2%~10%NaOH水溶液、质量百分比为0.5%~2%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即二烯丙基苯氧基四苯氧基三聚磷腈)。
红外(液膜法,㎝-1):3061,2993,2923,1591,1488,1454,1264,1162,1111,1024,
952,885,768,690;
1H-NMR(400 MHz,CDCl3, δ):7.13~7.24,16H;6.86~7.03,12H;5.30,2H;4.78,
4H;2.15,4H;
ESI-MS: m/z (M+1):806;
元素分析(%):理论值:C:62.60,H:4.72,N:5.21;实测值:C:62.61,H:4.74,N:5.20。
本发明的另一内容中:所述步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体可以替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 3: 3.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600~4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1.5~2h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应8h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,1.5~2h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应5h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 3600~6000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为2%~10%NaOH水溶液、质量百分比为0.5%~2%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即三烯丙基苯氧基三苯氧基三聚磷腈)。
红外(液膜法,㎝-1):3062,2995,2924,1590,1489,1455,1267,1165,1112,1024,
952,886,769,690;
1H-NMR(400 MHz,CDCl3, δ):7.12~7.24,15H;6.87~7.05,12H;5.31,3H;4.79,
6H;2.15,6H;
ESI-MS: m/z (M+1):862;
元素分析(%):理论值:C:62.72,H:4.88,N:4.88;实测值:C:62.73,H:4.91,N:4.87。
本发明的另一内容中:所述步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体可以替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 4: 2.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600~4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1.5~2h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应12h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,1~1.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应4h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 3600~6000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为2%~10%NaOH水溶液、质量百分比为0.5%~2%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即四烯丙基苯氧基二苯氧基三聚磷腈)。
红外(液膜法,㎝-1):3062,2993,2924,1591,1489,1456,1267,1164,1112,1024,
953,885,768,691;
1H-NMR(400 MHz,CDCl3, δ):7.12~7.23,14H;6.86~7.06,12H;5.30,4H;4.79,
8H;2.16,8H;
ESI-MS: m/z (M+1):918;
元素分析(%):理论值:C:62.81,H:5.01,N:4.58;实测值:C:62.82,H:5.04,N:4.57。
本发明的另一内容中:所述步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体可以替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 5: 1.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600~4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,2~2.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应16h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,1~1.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应3h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 3600~6000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为2%~10%NaOH水溶液、质量百分比为0.5%~2%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即五烯丙基苯氧基一苯氧基三聚磷腈)。
红外(液膜法,㎝-1):3061,2992,2925,1590,1489,1456,1266,1164,1112,1024,
953,885,769,691;
1H-NMR(400 MHz,CDCl3, δ):7.11~7.22,13H;6.86~7.05,12H;5.30,5H;4.79,
10H;2.16,10H;
ESI-MS: m/z (M+1):974;
元素分析(%):理论值:C:62.90,H:5.14,N:4.31;实测值:C:62.89,H:5.15,N:4.30。
本发明的另一内容中:所述步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体可以替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:缚酸剂=1: 6.1: 12.5的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600~4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,2.5h~3h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应20h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 3600~6000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为2%~10%NaOH水溶液、质量百分比为0.5%~2%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即六烯丙基苯氧基三聚磷腈)。
红外(液膜法,㎝-1):3062,2995,2926,1589,1490,1455,1265,1163,1111,1024,
953,885,770,691;
1H-NMR(400 MHz,CDCl3, δ):7.12~7.22,12H;6.84~7.03,12H;5.31,6H;4.79,
12H;2.16,12H;
ESI-MS: m/z (M+1):1030;
元素分析(%):理论值:C:62.97,H:5.24,N:4.08;实测值:C:62.96,H:5.25,N:4.07。
本发明的另一内容是:一种芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物,其特征是:该化合物用作阻燃剂。
与现有技术相比,本发明具有下列特点和有益效果:
(1)采用本发明,本质阻燃的磷腈型环氧树脂中间体采用两步滴加、一锅煮的合成方法,采用相同的起始反应物以及部分相同的反应步骤,目标化合物即通过含烯丙基的中间体环氧化得到;合成路线如下式Ⅱ、式Ⅲ所示:
式Ⅱ
式Ⅲ
(2)采用本发明,提供合成芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物不同酚的定量取代采用“一锅煮”的催化合成方法,烯丙基的环氧化反应室温即可进行,制备过程操作简单,收率高,节能环保,易于实现规模化的工业生产及应用;
(3)本发明合成的芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物属反应型阻燃剂,可有效的将磷腈结构引入到基体树脂的分子骨架结构中,阻燃元素磷、氮不易迁移、析出,制备的材料属本质阻燃材料,克服了传统添加型阻燃剂阻燃成分易迁移、析出的缺点,制备的阻燃材料性能稳定,阻燃效率更持久;
(4)本发明合成的芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物磷含量为9.0%~12.4%、氮含量为4.1%~5.6%,和现有的磷腈型环氧化合物相比具有更高的磷、氮含量,阻燃效率更高;
(5)本发明合成的芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物经4,4-二氨基二苯甲烷(DDM)固化后,750℃时的残余质量高达54.65%,和现有的磷腈型环氧树脂相比提高近10%,具有更加优异的耐热性和成炭效果(附图1所示)
(6)本发明产品制备工艺简单,成本低,工序简便,容易操作,制备的芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物具有优异的阻燃性和耐热性,可作为反应型阻燃剂制备无卤环保的耐高温型本质阻燃材料,实用性强。
附图说明
图1为一种芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物与4,4-二氨基二苯甲烷(DDM)固化后的热失重曲线;
图2为E51/DGTPP(1:1)和TGIC/TGTPP(1:1)分别与4,4-二氨基二苯甲烷(DDM)固化后的热失重曲线。其中:E51为一种通用型环氧树脂的牌号,DGTPP为二-(2-环氧丙基-苯氧基)-四苯氧基-环三磷腈,TGIC为异氰尿酸三缩水甘油酯,TGTPP为三-(2-环氧丙基-苯氧基)-三苯氧基-环三磷腈;E51/DGTPP(1:1)和TGIC/TGTPP(1:1)中的1:1为两组分的质量比。
具体实施方式
下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明,但不能理解为是对本发明保护范围的限制,该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
实施例1:
在氮气保护下向反应器A中加入0.05mol六氯环三磷腈和180克乙腈,室温搅拌至完全溶解,加入0.605mol缚酸剂K2CO3继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加0.05mol烯丙基苯酚,1~1.5h滴毕,升温至81℃回流反应2h后结束;然后冷却至40℃开始滴加0.255mol苯酚,2~2.5h滴毕,升温至81℃回流反应8h后结束,反应液冷却至室温,过滤,蒸馏除去溶剂,得到粗产物。
将粗产物溶于180克二氯甲烷,依次用质量百分比为10%的NaOH水溶液、质量百分比为2%的HCl水溶液、蒸馏水洗若干次至中性,无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后得到中间体一(烯丙基苯氧基)五苯氧基环三磷腈,产率为94.7%。
在反应器B中加入0.04mol步骤1所得中间体一(烯丙基苯氧基)五苯氧基环三磷腈和150克二氯甲烷,室温搅拌溶解,然后在5~10℃温度下缓慢滴加0.052mol质量百分比为10%间氯过氧苯甲酸(m-CPBA)的二氯甲烷溶液, 1.5h滴毕,室温反应6h后结束;反应液冷却至﹣5~0℃温度下过滤,滤液依次用饱和Na2S2O3水溶液、饱和NaHCO3水溶液、蒸馏水洗若干次至中性,无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后得到式中n=1的浅红棕色三聚磷腈环氧化合物粘稠液体,产率为91.4%。
结构表征数据如下:
红外(液膜法,㎝-1):3063,2995,2924,1592,1489,1454,1264,1163,1112,1024,
952,885,768,691;
1H-NMR(400 MHz,CDCl3,δ):7.13~7.25,17H;6.86~7.02,12H;5.32,1H;4.79,
2H;2.17,2H;
ESI-MS: m/z (M+1)751.0;
元素分析(%):理论值:C:62.48,H:4.54,N:5.61;实测值:C:62.46,H:4.57,N:5.60;
(解释:1H-NMR是1H的核磁共振谱分析,CDCl3是所使用的氘代试剂,400MHz是核磁共振仪的射频波频率,后面表示核磁共振峰的位置及对应的H数量;ESI-MS是电喷雾电离质谱,后面表示分子离子峰的位置,为分子量加1)。
实施例2:
在氮气保护下向反应器A中加入0.05mol六氯环三磷腈和180克乙腈,室温搅拌至完全溶解,加入0.61mol缚酸剂K2CO3继续搅拌10~15 min,升温至40℃开始滴加0.10mol烯丙基苯酚,1~1.5h滴毕,升温至81℃回流反应4h后结束;然后冷却至40℃开始滴加0.205mol苯酚,2~2.5h滴毕,升温至81℃回流反应6h后结束,反应液冷却至室温,过滤,蒸馏除去溶剂,得到粗产物。
将粗产物溶于200克二氯甲烷,依次用质量百分比为10%的NaOH水溶液、质量百分比为2%的HCl水溶液、蒸馏水洗若干次至中性,无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后得到中间体二(烯丙基苯氧基)四苯氧基环三磷腈,产率为94.3%。
在反应器B中加入0.04mol中间体二(烯丙基苯氧基)四苯氧基环三磷腈和155克二氯甲烷,室温搅拌溶解,然后在5~10℃温度下缓慢滴加0.10mol质量百分比为10%间氯过氧苯甲酸(m-CPBA) 的二氯甲烷溶液, 2.0h滴毕,室温反应9h后结束;反应液冷却至﹣5~0℃温度下过滤,滤液依次用饱和的Na2S2O3水溶液、饱和NaHCO3水溶液、蒸馏水洗若干次至中性,无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后得到式中n=2的红棕色三聚磷腈环氧化合物粘稠液体,产率为91.2%。
结构表征数据如下:
红外(液膜法,㎝-1):3061,2993,2923,1591,1488,1454,1264,1162,1111,1024,
952,885,768,690;
1H-NMR(400 MHz,CDCl3, δ):7.13~7.24,16H;6.86~7.03,12H;5.30,2H;4.78,
4H;2.15,4H;
ESI-MS: m/z (M+1):806;
元素分析(%):理论值:C:62.60,H:4.72,N:5.21;实测值:C:62.61,H:4.74,N:5.20。
实施例3:
在氮气保护下向反应器A中加入0.05mol六氯环三磷腈和180克乙腈,室温搅拌至完全溶解,加入0.61mol缚酸剂K2CO3继续搅拌10~15 min,升温至40℃开始滴加0.15mol烯丙基苯酚,1.5~2h滴毕,升温至81℃回流反应8h后结束;然后冷却至40℃开始滴加0.155mol苯酚,1.5~2h滴毕,升温至81℃回流反应5h后结束,反应液冷却至室温,过滤,蒸馏除去溶剂,得到粗产物。
将粗产物溶于220克二氯甲烷,依次用质量百分比为5%的NaOH水溶液、质量百分比为1%的HCl水溶液、蒸馏水洗若干次至中性,无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后得到中间体三(烯丙基苯氧基)三苯氧基环三磷腈,产率为93.2%。
在反应器B中加入0.04mol中间体三(烯丙基苯氧基)三苯氧基环三磷腈和165克二氯甲烷,室温搅拌溶解,然后在5~10℃温度下缓慢滴加0.152mol质量百分比为10%间氯过氧苯甲酸(m-CPBA) 的二氯甲烷溶液, 2.5h滴毕,室温反应12h后结束;反应液冷却至﹣5~0℃温度下过滤,滤液依次用饱和的Na2S2O3水溶液、饱和NaHCO3水溶液、蒸馏水洗若干次至中性,无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后得到式中n=3的红棕色三聚磷腈环氧化合物粘稠液体,产率为90.1%。
结构表征数据如下:
红外(液膜法,㎝-1):3062,2995,2924,1590,1489,1455,1267,1165,1112,1024,
952,886,769,690;
1H-NMR(400 MHz,CDCl3, δ):7.12~7.24,15H;6.87~7.05,12H;5.31,3H;4.79,
6H;2.15,6H;
ESI-MS: m/z (M+1):862;
元素分析(%):理论值:C:62.72,H:4.88,N:4.88;实测值:C:62.73,H:4.91,N:4.87。
实施例4:
在氮气保护下向反应器A中加入0.05mol六氯环三磷腈和180克乙腈,室温搅拌至完全溶解,加入0.615mol缚酸剂K2CO3继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加0.20mol烯丙基苯酚, 1.5~2h滴毕,升温至81℃回流反应12h后结束;然后冷却至40℃,开始滴加0.105mol苯酚,1~1.5h滴毕,升温至81℃回流反应4h后结束,反应液冷却至室温,过滤,蒸馏除去溶剂,得到粗产物。
将粗产物溶于250克二氯甲烷,依次用质量百分比为5%的NaOH水溶液、质量百分比为1%的HCl水溶液、蒸馏水洗若干次至中性,无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后得到中间体四(烯丙基苯氧基)二苯氧基环三磷腈,产率为92.4%。
在反应器B中加入0.04mol中间体四(烯丙基苯氧基)二苯氧基环三磷腈和170克二氯甲烷,室温搅拌溶解,然后在5~10℃温度下缓慢滴加0.20mol质量百分比为10%间氯过氧苯甲酸(m-CPBA) 的二氯甲烷溶液, 3.0h滴毕,室温反应15h后结束;反应液冷却至﹣5~0℃温度下过滤,滤液依次用饱和的Na2S2O3水溶液、饱和NaHCO3水溶液、蒸馏水洗若干次至中性,无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后得到式中n=4的红棕色三聚磷腈环氧化合物粘稠液体,产率为89.6%。
结构表征数据如下:
红外(液膜法,㎝-1):3062,2993,2924,1591,1489,1456,1267,1164,1112,1024,
953,885,768,691;
1H-NMR(400 MHz,CDCl3, δ):7.12~7.23,14H;6.86~7.06,12H;5.30,4H;4.79,
8H;2.16,8H;
ESI-MS: m/z (M+1):918;
元素分析(%):理论值:C:62.81,H:5.01,N:4.58;实测值:C:62.82,H:5.04,N:4.57。
实施例5:
在氮气保护下向反应器A中加入0.05mol六氯环三磷腈和180克乙腈,室温搅拌至完全溶解,加入0.62mol缚酸剂K2CO3继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加0.25mol烯丙基苯酚,2~2.5h滴毕,升温至81℃回流反应16h后结束;然后冷却至40℃,开始滴加0.055mol苯酚, 1~1.5 h滴毕,升温至81℃回流反应3h后结束,反应液冷却至室温,过滤,蒸馏除去溶剂,得到粗产物。
将粗产物溶于280克二氯甲烷,依次用质量百分比为2%的NaOH水溶液、质量百分比为0.5%的HCl水溶液、蒸馏水洗若干次至中性,无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后得到中间体五(烯丙基苯氧基)一苯氧基环三磷腈,产率为91.8%。
在反应器B中加入0.04mol中间体五(烯丙基苯氧基)一苯氧基环三磷腈和180克二氯甲烷,室温搅拌溶解,然后在5~10℃温度下缓慢滴加0.252mol质量百分比为15%间氯过氧苯甲酸(m-CPBA) 的二氯甲烷溶液, 3h滴毕,室温反应20h后结束;反应液冷却至﹣5~0℃温度下过滤,滤液依次用饱和的Na2S2O3水溶液、饱和NaHCO3水溶液、蒸馏水洗若干次至中性,无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后得到式中n=5的深红棕色三聚磷腈环氧化合物粘稠液体,产率为89.3%。
结构表征数据如下:
红外(液膜法,㎝-1):3061,2992,2925,1590,1489,1456,1266,1164,1112,1024,
953,885,769,691;
1H-NMR(400 MHz,CDCl3, δ):7.11~7.22,13H;6.86~7.05,12H;5.30,5H;4.79,
10H;2.16,10H;
ESI-MS: m/z (M+1):974;
元素分析(%):理论值:C:62.90,H:5.14,N:4.31;实测值:C:62.89,H:5.15,N:4.30。
实施例6:
在氮气保护下向反应器A中加入0.05mol六氯环三磷腈和200克乙腈,室温搅拌至完全溶解,加入0.625mol缚酸剂K2CO3继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加0.305mol烯丙基苯酚,2.5~3h滴毕,升温至81℃回流反应20h后结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
将粗产物溶于300克二氯甲烷,依次用质量百分比为2%的NaOH水溶液、质量百分比为0.5%的HCl水溶液、蒸馏水洗若干次至中性,无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后得到中间体六烯丙基苯氧基环三磷腈,产率为90.4%。
在反应器B中加入0.04mol中间体六烯丙基苯氧基环三磷腈和190克二氯甲烷,室温搅拌溶解,然后在5~10℃温度下缓慢滴加0.30mol质量百分比为15%间氯过氧苯甲酸(m-CPBA) 的二氯甲烷溶液, 3h滴毕,室温反应24h后结束;反应液冷却至﹣5~0℃温度下过滤,滤液依次用饱和的Na2S2O3水溶液、饱和NaHCO3水溶液、蒸馏水洗若干次至中性,无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后得到式中n=6的暗红棕色三聚磷腈环氧化合物粘稠液体,产率为87.5%。
结构表征数据如下:
红外(液膜法,㎝-1):3062,2995,2926,1589,1490,1455,1265,1163,1111,1024,
953,885,770,691;
1H-NMR(400 MHz,CDCl3, δ):7.12~7.22,12H;6.84~7.03,12H;5.31,6H;4.79,
12H;2.16,12H;
ESI-MS: m/z (M+1):1030;
元素分析(%):理论值:C:62.97,H:5.24,N:4.08;实测值:C:62.96,H:5.25,N:4.07。
下述是用本发明实施例2所制备芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物在阻燃环氧树脂中的应用例。
应用例1—5:
本组应用例是按表1所列的配比将实施例2所获得的产品二-(2-环氧丙基-苯氧基)-四苯氧基-环三磷腈(DGTPP)与通用型环氧树脂E-51在4,4-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂条件下进行固化成型,制备不同DGTPP含量的阻燃环氧树脂,检测所得阻燃环氧树脂的氧指数和垂直燃烧性能,结果见表1。
表1 环氧树脂阻燃性测试:
DGTPP含量(g) | E-51含量(g) | LOI(%) | UL-94 | |
应用例1 | 100 | 0 | 36.2 | V-0 |
应用例2 | 50 | 50 | 32.1 | V-0 |
应用例3 | 25 | 75 | 30.2 | V-0 |
应用例4 | 15 | 85 | 28.9 | V-0 |
应用例5 | 10 | 90 | 27.1 | V-1 |
0 | 100 | 19.6 | NO |
应用例6—9:
本组应用例是按表2所列的配比将实施例3所获得的产品三-(2-环氧丙基-苯氧基)-三苯氧基-环三磷腈(TGTPP)与异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)在4,4-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂条件下进行固化成型,制备不同DGTPP含量的耐高温型阻燃环氧树脂,检测所得耐高温型阻燃环氧树脂的氧指数和垂直燃烧性能,结果见表2。
表2耐高温型环氧树脂阻燃性测试:
TGTPP含量(g) | TGIC含量(g) | LOI(%) | UL-94 | |
应用例6 | 50 | 50 | 32.7 | V-0 |
应用例7 | 25 | 75 | 30.4 | V-0 |
应用例8 | 15 | 85 | 28.5 | V-0 |
应用例9 | 10 | 90 | 26.8 | V-1 |
0 | 100 | 19.7 | NO |
实施例7:
一种芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物的制备方法,包括下列步骤:
a、合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 1: 5.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3800克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至(完全)溶解,再加入缚酸剂继续搅拌12min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1~1.5h滴毕,再升温至有机溶剂回流温度反应2h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,2~2.5h滴毕,再升温至有机溶剂回流温度继续反应8h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即制得粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 4800克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为6%NaOH水溶液、质量百分比为1.2%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即一烯丙基苯氧基五苯氧基三聚磷腈);
b、合成芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物:
在反应器B中加入步骤a制得的含烯丙基三聚磷腈化合物中间体和有机溶剂,室温搅拌溶解,然后在5~10℃温度下缓慢滴加质量百分比为12%间氯过氧苯甲酸(即m-CPBA) 的二氯甲烷溶液, 2~3h滴毕,再室温反应15h;将反应液冷却至﹣3℃温度下过滤,滤液依次用饱和Na2S2O3(硫代硫酸钠)水溶液、饱和NaHCO3(碳酸氢钠)水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后,即制得芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物;
实施例8:
一种芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物的制备方法,包括下列步骤:
a、合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 1: 5.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1~1.5h滴毕,再升温至有机溶剂回流温度反应2h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,2~2.5h滴毕,再升温至有机溶剂回流温度继续反应8h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即制得粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 3600克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为2%NaOH水溶液、质量百分比为0.5%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体;
b、合成芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物:
在反应器B中加入步骤a制得的含烯丙基三聚磷腈化合物中间体和有机溶剂,室温搅拌溶解,然后在5~10℃温度下缓慢滴加质量百分比为10%间氯过氧苯甲酸(即m-CPBA) 的二氯甲烷溶液, 2~3h滴毕,再室温反应6h;将反应液冷却至﹣5℃温度下过滤,滤液依次用饱和Na2S2O3(硫代硫酸钠)水溶液、饱和NaHCO3(碳酸氢钠)水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后,即制得芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物;
其他同实施例7,省略。
实施例9:
一种芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物的制备方法,包括下列步骤:
a、合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 1: 5.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至溶解,再加入缚酸剂继续搅拌15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1~1.5h滴毕,再升温至有机溶剂回流温度反应2h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,2~2.5h滴毕,再升温至有机溶剂回流温度继续反应8h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即制得粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 6000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为10%NaOH水溶液、质量百分比为2%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体;
b、合成芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物:
在反应器B中加入步骤a制得的含烯丙基三聚磷腈化合物中间体和有机溶剂,室温搅拌溶解,然后在5~10℃温度下缓慢滴加质量百分比为15%间氯过氧苯甲酸(即m-CPBA) 的二氯甲烷溶液, 2~3h滴毕,再室温反应24h;将反应液冷却至0℃温度下过滤,滤液依次用饱和Na2S2O3(硫代硫酸钠)水溶液、饱和NaHCO3(碳酸氢钠)水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后,即制得芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物;
其他同实施例7,省略。
实施例10:
一种芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物的制备方法,包括下列步骤:
a、合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 1: 5.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600~4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至(完全)溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1~1.5h滴毕,再升温至有机溶剂回流温度反应2h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,2~2.5h滴毕,再升温至有机溶剂回流温度继续反应8h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即制得粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 3600~6000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为2%~10%NaOH水溶液、质量百分比为0.5%~2%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即一烯丙基苯氧基五苯氧基三聚磷腈);
b、合成芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物:
在反应器B中加入步骤a制得的含烯丙基三聚磷腈化合物中间体和有机溶剂,室温搅拌溶解,然后在5~10℃温度下缓慢滴加质量百分比为10%~15%间氯过氧苯甲酸(即m-CPBA) 的二氯甲烷溶液, 2~3h滴毕,再室温反应6~24h;将反应液冷却至﹣5~0℃温度下过滤,滤液依次用饱和Na2S2O3(硫代硫酸钠)水溶液、饱和NaHCO3(碳酸氢钠)水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后,即制得芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物;
其他同实施例7,省略。
实施例11:
一种芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物的制备方法,步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 2: 4.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3800克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌13min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1~1.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应4h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,2~2.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应6h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 4900克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为5%NaOH水溶液、质量百分比为1.3%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即二烯丙基苯氧基四苯氧基三聚磷腈)。
其他同实施例7—10中任一,省略。
实施例12:
步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 2: 4.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1~1.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应4h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,2~2.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应6h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 3600克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为2%NaOH水溶液、质量百分比为0.5%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体;
其他同实施例11,省略。
实施例13:
步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 2: 4.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1~1.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应4h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,2~2.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应6h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂6000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为10%NaOH水溶液、质量百分比为2%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体;
其他同实施例11,省略。
实施例14:
步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 3: 3.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3700克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌13min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1.5~2h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应8h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,1.5~2h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应5h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂4700克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为6%NaOH水溶液、质量百分比为1.1%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即三烯丙基苯氧基三苯氧基三聚磷腈)。
制得的式()中n=3的三聚磷腈环氧化合物为红棕色粘稠液体,结构表征数据同实施例3。
其他同实施例7—10中任一,省略。
实施例15:
步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 3: 3.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1.5~2h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应8h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,1.5~2h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应5h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 3600克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为2%NaOH水溶液、质量百分比为0.5%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体;
其他同实施例14,省略。
实施例16:
步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 3: 3.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1.5~2h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应8h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,1.5~2h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应5h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 6000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为10%NaOH水溶液、质量百分比为2%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体;
其他同实施例14,省略。
实施例17:
步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 4: 2.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600~4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1.5~2h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应12h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,1~1.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应4h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 3600~6000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为2%~10%NaOH水溶液、质量百分比为0.5%~2%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即四烯丙基苯氧基二苯氧基三聚磷腈)。
其他同实施例7—10中任一,省略。
实施例18:
步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 4: 2.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600~4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1.5~2h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应12h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,1~1.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应4h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 3600~6000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为2%~10%NaOH水溶液、质量百分比为0.5%~2%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即四烯丙基苯氧基二苯氧基三聚磷腈)。
其他同实施例17,省略。
实施例19:
步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 4: 2.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600~4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1.5~2h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应12h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,1~1.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应4h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 3600~6000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为2%~10%NaOH水溶液、质量百分比为0.5%~2%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即四烯丙基苯氧基二苯氧基三聚磷腈)。
其他同实施例17,省略。
实施例20:
步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 5: 1.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3900克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌12min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,2~2.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应16h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,1~1.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应3h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 4900克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为6%NaOH水溶液、质量百分比为1.3%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即五烯丙基苯氧基一苯氧基三聚磷腈)。
其他同实施例7—10中任一,省略。
实施例21:
步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 5: 1.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,2~2.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应16h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,1~1.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应3h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 3600克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为2%NaOH水溶液、质量百分比为0.5%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即五烯丙基苯氧基一苯氧基三聚磷腈)。
其他同实施例20,省略。
实施例22:
步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 5: 1.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,2~2.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应16h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,1~1.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应3h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂6000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为10%NaOH水溶液、质量百分比为2%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即五烯丙基苯氧基一苯氧基三聚磷腈)。
其他同实施例20,省略。
实施例23:
步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:缚酸剂=1: 6.1: 12.5的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3800克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌13min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,2.5h~3h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应20h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 5000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为5%NaOH水溶液、质量百分比为1.3%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体(即六烯丙基苯氧基三聚磷腈)。
制得的式()中n=6的三聚磷腈环氧化合物为暗红棕色粘稠液体,结构表征数据同实施例6。
其他同实施例7—10中任一,省略。
实施例24:
步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:缚酸剂=1: 6.1: 12.5的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌105min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,2.5h~3h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应20h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 3600克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为2%NaOH水溶液、质量百分比为0.5%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体。
其他同实施例23,省略。
实施例25:
步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:缚酸剂=1: 6.1: 12.5的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,2.5h~3h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应20h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 6000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为10%NaOH水溶液、质量百分比为2%HCl水溶液、蒸馏水(或去离子水)洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5(即中性),用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体。
其他同实施例23,省略。
上述实施例制得的芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物,可以用作(环氧树脂或其他树脂)的阻燃剂,性能优良。
上述实施例中:所采用的各原料均为市售产品。
上述实施例中:所采用的百分比例中,未特别注明的,均为质量(重量)百分比例;所述质量(重量)可以均是克或千克。
上述实施例中:各步骤中的工艺参数(温度、时间、浓度等)和各组分用量数值等为范围的,任一点均可适用。
本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。
本发明不限于上述实施例,本发明内容中所述均可实施并具有所述良好效果。
Claims (8)
2.一种芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物的制备方法,其特征是包括下列步骤:
a、合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 1: 5.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600~4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1~1.5h滴毕,再升温至有机溶剂回流温度反应2h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,2~2.5h滴毕,再升温至有机溶剂回流温度继续反应8h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即制得粗产物;
按每摩尔粗产物用有机溶剂 3600~6000克的比例取有机溶剂;将制得的粗产物溶于有机溶剂中,依次用质量百分比为2%~10%NaOH水溶液、质量百分比为0.5%~2%HCl水溶液、蒸馏水洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5,用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥,制得含烯丙基三聚磷腈化合物中间体;
b、合成芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物:
在反应器B中加入步骤a制得的含烯丙基三聚磷腈化合物中间体和有机溶剂,室温搅拌溶解,然后在5~10℃温度下缓慢滴加质量百分比为10%~15%间氯过氧苯甲酸的二氯甲烷溶液, 2~3h滴毕,再室温反应6~24h;将反应液冷却至﹣5~0℃温度下过滤,滤液依次用饱和Na2S2O3水溶液、饱和NaHCO3水溶液、蒸馏水洗涤2~6次至洗涤后的洗涤剂pH为6.5~7.5,用无水硫酸钠干燥,过滤,蒸馏除去溶剂,真空干燥后,即制得芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物;
3.按权利要求2所述芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物的制备方法,其特征是:所述步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 2: 4.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600~4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1~1.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应4h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,2~2.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应6h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
4.按权利要求2所述芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物的制备方法,其特征是:所述步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 3: 3.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600~4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1.5~2h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应8h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,1.5~2h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应5h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
5.按权利要求2所述芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物的制备方法,其特征是:所述步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 4: 2.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600~4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,1.5~2h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应12h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,1~1.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应4h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
6.按权利要求2所述芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物的制备方法,其特征是:所述步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:苯酚:缚酸剂=1: 5: 1.1: 12.2的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600~4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,2~2.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应16h结束;然后冷却至40℃开始滴加苯酚,1~1.5h滴毕,升温至有机溶剂回流温度继续反应3h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
7.按权利要求2所述芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物的制备方法,其特征是:所述步骤a合成含烯丙基三聚磷腈化合物中间体替换为:
按六氯环三磷腈:烯丙基苯酚:缚酸剂=1: 6.1: 12.5的摩尔比取各组分原料,按每摩尔六氯环三磷腈用有机溶剂 3600~4000克的比例取有机溶剂;在氮气保护下向反应器A中加入六氯环三磷腈和有机溶剂,室温搅拌至完全溶解,再加入缚酸剂继续搅拌10~15min,升温至40℃开始滴加烯丙基苯酚,2.5h~3h滴毕,升温至有机溶剂回流温度反应20h结束;冷却至室温、过滤,蒸馏除去溶剂,即得到粗产物;
8.一种芳氧基取代三聚磷腈环氧化合物,其特征是:该化合物用作阻燃剂。
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